Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu tổng hợp một số acetophenon tetrao acetyl-d-galactopyranosyl thiosemicarbazon thế

ĐẠI HỌC QUỐ C GIA HÀ NỘI

TRƢỜ NG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TƢ̣ NHIÊN

--------

NGUYỄN THỊ THU HƢỜNG

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP MỘT SỐ ACETOPHENON TETRA-

O-ACETYL--D-GALACTOPYRANOSYL

THIOSEMICARBAZON THẾ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – 2012

ĐẠI HỌC QUỐ C GIA HÀ NỘI

TRƢỜ NG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TƢ̣ NHIÊN

--------

NGUYỄN THỊ THU HƢỜNG

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP MỘT SỐ ACETOPHENON

TETRA-O-ACETYL--D-GALACTOPYRANOSYL

THIOSEMICARBAZON THẾ

Chuyên ngành: Hoá Hữu cơ

Mã số: 60 44 27

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƢỜ I HƢỚ NG DẪ N KHOA HỌC

PGS. TS. Nguyễn Đình Thành

Hà Nội – 2012

MỤC LỤC

MỤC LỤC ............................................................................................................................ 1

DANH MỤC BẢNG ............................................................................................................ 4

DANH MỤC HÌNH ............................................................................................................. 5

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT ........................................................................... 6

MỞ ĐẦU .............................................................................................................................. 7

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN ................................................................................................ 8

1.1 TỔNG QUAN VỀ MONOSACCARID ISOTHIOCYANAT ...................................... 8

1.1.1. Tổng quan về thiocyanat và isothiocyanat ......................................................... 8 1.1.2. Tính chất hóa học của monosaccarid isothiocyanat ........................................... 9 1.1.3. Phƣơng pháp tổng hợp monosaccarid isothiocyanat [7-9] ............................... 14

1.2. TỔNG QUAN VỀ THIOSEMICARBAZID .......................................................... 19

1.2.1. Các phƣơng pháp tổng hợp thiosemicarbazid .................................................. 19 1.2.2. Tính chất của thiosemicarbazid ........................................................................ 20

1.3. TỔNG QUAN VỀ THIOSEMICARBAZON ............................................................. 22

1.4. SỬ DỤNG LÕ VI SÓNG TRONG HOÁ HỌC ......................................................... 23

1.4.1. Lý thuyết về vi sóng ............................................................................................. 24

1.4.2. Các hiệu ứng vi sóng ............................................................................................ 26

1.5. PHÉP PHÂN TÍCH HỒI QUY ĐA BIẾN. PHƢƠNG PHÁP HANSCH 2 ............ 27

CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM ......................................................................................... 31

2.1. TỔNG HỢP 2,3,4,6-TETRA-O-ACETYL-α-D-GALACTOPYRANOSYL BROMIDE ...................................................................................................................... 32

2.2. TỔNG HỢP 2,3,4,6-TETRA-O-ACETYL-β-D-GALACTOPYRANOSYL ISOTHIOCYANAT ....................................................................................................... 33

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Nguyễn Thị Thu Hường

2.3. TỔNG HỢP 2,3,4,6-TETRA-O-ACETYL-β-D-GALACTOPYRANOSYL THIOSEMICARBAZID ................................................................................................. 34

2.4. TỔNG HỢP 2,3,4,6-TETRA-O-ACETYL-β-D-GALACTOPYRANOSYL THIOSEMICACZON CỦA ACETOPHENON THẾ .................................................... 35

2.4.1. Tổng hợp 4-nitroacetophenon N-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D- galactopyranosyl)thiosemicarbazon ........................................................................... 35 2.4.2. Tổng hợp 4-methoxyacetophenon N-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D- galactopyranosyl)thiosemicarbazon ........................................................................... 36 2.4.3. Tổng hợp 4-methyl acetophenon N-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D- galactopyranosyl)thiosemicarbazon ........................................................................... 36 2.4.4. Tổng hợp 4-hydroxyacetophenon N-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D- galactopyranosyl)thiosemicarbazon ........................................................................... 37 2.4.5. Tổng hợp acetophenon N-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-galactopyranosyl)- thiosemicarbazon ........................................................................................................ 37 2.4.6. Tổng hợp 3-nitro-4-methoxyacetophenon N-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D- galactopyranosyl)thiosemicarbazon ........................................................................... 37 2.4.7. Tổng hợp 3- nitro-4-cloroacetophenon N-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D- galactopyranosyl)thiosemicarbazon ........................................................................... 38

CHƢƠNG 3 ....................................................................................................................... 39

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ........................................................................................... 39

3.1. TỔNG HỢP 2,3,4,6-TETRA-O-ACETYL-β-D-GALACTOPYRANOSYL BROMIDE ...................................................................................................................... 39

3.2. TỔNG HỢP 2,3,4,6-TETRA-O-ACETYL-β-D-GALACTOPYRANOSYL ISOTHIOCYANAT ....................................................................................................... 40

3.3. TỔNG HỢP N-(2,3,4,6-TETRA-O-ACETYL-β-D-GALACTOPYRANOSYL)- THIOSEMICARBAZID ................................................................................................. 41

3.4. TỔNG HỢP N-(2,3,4,6-TETRA-O-ACETYL-β-D-GALACTO- PYRANOSYL)THIOCARBAZON CỦA ACETOPHENON THẾ .............................. 42

3.5. HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA DẪN XUẤT (2,3,4,6-TETRA-O-ACETYL-β- D-GALACTOPYRANOSYL)THIOCARBAZON CỦA ACETOPHENON THẾ ....... 56

3.5.1. Khả năng bắt gốc tự do DPPH .......................................................................... 56 3.5.2. Nghiên cứu QSAR theo phương pháp Hansch ................................................. 58

KẾT LUẬN ........................................................................................................................ 61

Page 2

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Nguyễn Thị Thu Hường

TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................................. 62

Tiếng Việt ........................................................................................................................... 62

Tiếng Anh ........................................................................................................................... 62

PHỤ LỤC ........................................................................................................................... 67

Page 3

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Nguyễn Thị Thu Hường

DANH MỤC BẢNG

Bảng 3.1 Các dẫn xuất acetophenon N-(2,3,4,6-tetra-O-β-D-galactopyranosyl)-

thiosemicarbazon đƣợc tổng hợp ....................................................................................... 44

Bảng 3.2 Dữ kiện phổ IR đặc trƣng của các dẫn xuất acetophenon N-(2,3,4,6-tetra-O-β-

D-galactopyranosyl) thiosemicarbazon .............................................................................. 46

Bảng 3.3 Dữ kiện phổ 1H NMR của các dẫn xuất acetophenon N-(2,3,4,6-tetra-O-β-D-

galactopyranosyl)thiosemicarbazon ................................................................................... 51

Bảng 3.4 Dữ kiện phổ 13C NMR của các dẫn xuất acetophenon N-(2,3,4,6-tetra-O-β-

D-galactopyranosyl)thiosemicarbazon ............................................................................... 54

Bảng 3.5 Dữ kiện phổ MS của các dẫn xuất acetophenon N-(2,3,4,6-tetra-O-β-D-

galactopyranosyl)thiosemicarbazon ................................................................................... 56

Page 4

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Nguyễn Thị Thu Hường

DANH MỤC HÌNH

Hình 3.1. Phổ IR của dẫn xuất 2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-galactopyranosyl

isothiocyanat. ..................................................................................................................... 40

Hình 3.2. Phổ IR của 4-methoxyacetophenon N-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-

galactopyranosyl)thiosemicarbazon ................................................................................... 47

Hình 3.3. Phổ 1H NMR của 4-methoxyacetophenon N-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-

galactopyranosyl)thiosemicarbazon ................................................................................... 47

Hình 3.4. Phổ 13C NMR của 4-methoxyacetophenon N-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-

galactopyranosyl)thiosemicarbazon ................................................................................... 48

Hình 3.5. Phổ MS của 4-methoxyacetophenon N-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-

galactopyranosyl)thiosemicarbazon ................................................................................... 48

Hình 3.6. Phổ COSY của 4-methoxyacetophenon N-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-

galactopyranosyl)thiosemicarbazon ................................................................................... 49

Hình 3.7. Phổ HSQC của 4-methoxyacetophenon N-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-

galactopyranosyl)thiosemicarbazon ................................................................................... 50

Hình 3.8. Phổ HMQC của 4-methoxyacetophenon N-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-

galactopyranosyl)thiosemicarbazon ................................................................................... 50

Page 5

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Nguyễn Thị Thu Hường

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT

13C NMR

Phổ cộng hƣởng từ hạt nhân carbon-13 (13C Nuclear Magnetic Resonance)

Phổ tƣơng quan 1H-1H (Correlated Spectroscopy) COSY

Dimethyl fomamid DMF

Dimethyl sulfoxide DMSO

Dimethyl sulfoxide đƣợc deuteri hóa DMSO-d6

1H NMR

Phổ cộng hƣởng từ hạt nhân proton (1H Nuclear Magnetic Resonance)

13C-1H

tác xa (Hetherronuclear Multiple Bond HMBC Phổ tƣơng Coherence)

Phổ khối lƣợng phân giải cao (High Resolution Mass Spectrometry) HRMS

HSQC Phổ tƣơng tác gần 13C-1H (Hetherronuclear Single Quantum Correlation)

Phổ hồng ngoại (Infrared Spectroscopy) IR

Phổ khối lƣợng (Mass Spectrometry) MS

Độ chuyển dịch hóa học 

Page 6

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Nguyễn Thị Thu Hường

MỞ ĐẦU

Sự phát triển của khoa học kỹ thuật đã đem lại cho con ngƣời nhiều thành tựu to

lớn phục vụ cho cuộc sống, nhƣng bên cạnh đó nó cũng gây ra không ít những vấn đề

nhức nhối về sức khoẻ con ngƣời, đặc biệt các loại bệnh tật không ngừng gia tăng, đòi

hỏi phải có những loại thuốc mới thích ứng với chúng. Cùng với sự phát triển của hoá

học nói chung, hoá học về tổng hợp các hợp chất hữu cơ ngày càng phát triển nhằm tạo

ra các hợp chất phục vụ cho đời sống dân sinh, đặc biệt là các hợp chất có hoạt tính

sinh học đối với cơ thể ngƣời và động vật. Các hợp chất này ngày càng trở nên có ý

nghĩa quan trọng khi áp dụng vào lĩnh vực y học chữa trị những căn bệnh hiểm nghèo,

nâng cao sức đề kháng cho ngƣời và động vật. Các hợp chất thuộc nhóm glycozid đƣợc

biết đến với nhiều hoạt tính sinh học đáng quí nhƣ: Kháng vi rút viêm gan, HIV, chống

ung thƣ... Do đó việc nghiên cứu và tổng hợp các dẫn xuất glycozid mới và nâng cao

hoạt tính sinh học của chúng là vấn đề đang rất đƣợc quan tâm hiện nay.

Nhằm góp phần vào việc nghiên cứu trong lĩnh vực hoá học của các

monosaccarid, trong luận văn này chúng tôi đã tiến hành tổng hợp một số dẫn xuất của

N-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl--D-galactopyranosyl)-thiosemicarbazid bằng cách ngƣng tụ

hợp chất này với acetophenon thế khác nhau.

Page 7

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Nguyễn Thị Thu Hường

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 TỔNG QUAN VỀ MONOSACCARID ISOTHIOCYANAT

1.1.1. Tổng quan về thiocyanat và isothiocyanat

Isothiocyanat là nhóm chức có dạng R-N=C=S. Phản ứng của nhóm

isothiocyanat với các tác nhân nucleophin tỏ ra khá mạnh do đặc tính electrophin của

nhóm –NCS. Đặc tính này có đƣợc là do trong nhóm –NCS, nguyên tử nitơ có độ âm

điện cao và sẽ mang điện tích âm còn nguyên tử cacbon sẽ mang điện tích dƣơng.

Khi tác nhân nucleophin có nguyên tử hydro linh động tấn công vào phân tử

isothiocyanat, nó sẽ proton hóa nguyên tử nitơ trong khi đó phần điện âm cũng lại sẽ

liên kết với nguyên tử cacbon trong nhóm –NCS.

Ngƣợc lại, sự cộng hợp vòng của isothiocyanat trong phản ứng với một tác nhân

thích hợp sẽ tạo thành các vòng 1,2-, 1,3-, 1,4-. Do cấu trúc cộng hƣởng của nhóm

NCS nên sự ghép vòng bị ảnh hƣởng lớn và chúng có thể phản ứng ở liên kết C=S hoặc

C=N.

Chính nhờ khả năng đó của nhóm isothiocyanat mà đã mở ra một hƣớng nghiên

cứu về loại hợp chất dị vòng nitơ, dị vòng lƣu huỳnh hay xa hơn là những hợp chất

tƣơng tự nhƣ nucleozid [1]. Để tổng hợp đƣợc những hợp chất đó, các glycosyl

Page 8

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Nguyễn Thị Thu Hường

isothiocyanat đƣợc sử dụng nhƣ là chất khởi đầu và bằng hàng loạt những phƣơng

pháp khác nhau, ngƣời ta đã tổng hợp đƣợc những dẫn xuất thio và đeoxi của

monosaccarid.

Bên cạnh đó, ngƣời ta cũng nghiên cứu đƣợc sự chuyển hóa qua lại giữa

isothiocyanat và thiocyanat [1].

Cơ chế phản ứng của anion thiocyanat với một hợp chất hữu cơ đã chỉ ra rằng

sự tấn công nucleophin của thiocyanat là bởi nguyên tử lƣu huỳnh còn của

isothiocyanat là bởi nguyên tử nitơ.

Không chỉ vậy, ngƣời ta cũng rút ra nhận xét là trạng thái isothiocyanat đƣợc ổn

định về mặt nhiệt động hơn là thiocyanat [1], tất nhiên điều đó còn tùy thuộc vào các

điều kiện môi trƣờng ngoài mà cân bằng dịch chuyển theo hƣớng nào.

1.1.2. Tính chất hóa học của monosaccarid isothiocyanat

1.1.2.1. Phản ứng với amoniac

Khi cho hợp chất monosaccarid isothiocyanat phản ứng với amoniac, sản phẩm

tạo thành là dẫn xuất thioure tƣơng ứng. Đây là một sản phẩm trung gian để điều chế ra

các dẫn xuất khác nhau nhƣ thiothymin hay thiazol…, tất cả chúng đều có hoạt tính

sinh học cao [4].

Naito và Sano đã tổng hợp đƣợc 1-(tetra-O-acetyl--D-glucosyl)-2-thioure khi

thực hiện phản ứng giữa 2,3,4,6-tetra-O-acetyl--D-glucopyranosyl isothiocyanat và

amoniac. Sản phẩm thioure đó khi đƣợc xử lí với 3-metoxy-2-methylacryloyl cloride

trong dung dịch amoniac sẽ cho hợp chất 1-(tetra-O-acetyl--D-glucosyl)-2-thiothymin

Page 9

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Nguyễn Thị Thu Hường

1.1.2.2. Phản ứng với amin bậc một

Việc tổng hợp các dẫn xuất thioure khi cho các isothiocyanat tƣơng tác với các

amin khác nhau đã đƣợc nhiều nhà khoa học quan tâm [3-6]. Điều đặc biệt chú ý ở đây

là các dẫn xuất thioure có khả năng đóng vòng rất cao để tạo thành các vòng thiazol,

thion, hay thiazolidinon trong những điều kiện thích hợp

Sự cộng hợp vòng này có thể đƣợc giải thích chi tiết qua sự tạo thành các sản

phẩm trung gian của dẫn xuất thioure. Ví dụ nhƣ:

Page 10

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Nguyễn Thị Thu Hường

1.1.2.3. Phản ứng với amino acid

Phản ứng của monosaccarid isothiocyanat với các aminoacid cũng đã đƣợc

nhiều tác giả đề cập đến. Phƣơng pháp đơn giản nhất là phƣơng pháp của Haring và

Johnson. Hai ông đã tổng hợp D-glucosylhydantoin và dẫn xuất thio của nó khi xử lí

isothiocyanat với glycin ethyl ester trong pyridin:

Một điều khá thú vị trong phản ứng này là sự cộng hợp thành các vòng

thioquinazolinon và thiopyrimidinon khi thực hiện phản ứng trong benzen sôi và có

mặt xúc tác ZnCl2 [6]:

Page 11

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Nguyễn Thị Thu Hường

1.1.2.4. Phản ứng với enamin

Phản ứng của monosaccarid isothiocyanat với các enamin thƣờng cho nhiều sản

phẩm khác nhau do tính electrophin của nhóm isothiocyanat. Tùy điều kiện phản ứng

mà chúng có thể phản ứng vào nhóm amin hay vào nguyên tử cacbon không no. Tuy

nhiên tất cả các sản phẩm thế của phản ứng này đều rất dễ dàng đóng vòng tạo thành

các vòng tƣơng ứng [6]

1.1.2.5. Phản ứng với diamin

Phản ứng của monosaccarid isothiocyanat với điamin thƣờng tạo thành sản

phẩm thioure tƣơng ứng, đồng thời xảy ra sự đềsunfua hóa đóng vòng bằng methyl

iođua trong THF [6]

Page 12

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Nguyễn Thị Thu Hường

Cơ chế của phản ứng này đã đƣợc Takahashi giải thích qua quá trình S-ankyl

hóa ngay lập tức thioure với methyl iodua cho sản phẩm S-methyl-thiopseudoure. Tiếp

sau đó là sự tách loại nucleophin nội phân tử metanthiol cho sản phẩm

glycosylimidazol.

1.1.2.6. Phản ứng với diazometan

Khi thực hiện phản ứng của monosaccarid isothiocyanat với diazometan, sản

phẩm tạo thành là glycosyl amino-1,2,3-thiadiazol hoặc semicacbazid tƣơng ứng tùy

thuộc vào điều kiện phản ứng [6]

Một số dẫn xuất có nhóm isothiocyanat đính với C-1 của cacbohydrat khi phản

ứng với diazometan còn cho vòng oxathiazol. Ví dụ nhƣ C.Gmernicka-Haftek [6] đã

thực hiện phản ứng của 2,3,4,6-tetra-O-acetyl--D-glucopyranosyl isothiocyanat với

diazometan để đƣợc sản phẩm là 2-(penta-O-acetyl-D-gluco-penthtol-1-yl)-4-

Page 13

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Nguyễn Thị Thu Hường

oxathiazol với hiệu suất cao.

1.1.2.7. Phản ứng khử hóa nhóm isothiocyanat

Dƣới những tác nhân khử hóa nhƣ triethyl photphin, triethyl photphit, hay

triphenyl thiếc hydrit, các monosaccarid isothiocyanat tạo thành các sản phẩm isonitrin

(isoxianua). Tuy nhiên, khi khử hóa monosaccarid isothiocyanat bằng tributyl thiếc

hydrit trong benzen với sự có mặt của azobis(isobutanonitril) (AIBN) cho ta sản phẩm

là isonitrin và dẫn xuất 1,5-anhydro-D-gluxitol tƣơng ứng [5, 6]:

1.1.3. Phương pháp tổng hợp monosaccarid isothiocyanat [7-9]

1.1.3.1. Bằng phản ứng của dẫn xuất halogen monosaccarid với thiocyanat vô cơ

Lần đầu tiên E.Fischer đã tổng hợp dẫn xuất isothiocyanat của monosaccarid

bằng cách xử lí acetylglycosyl halogenua với thiocyanat vô cơ trong dung môi phân

cực. Tuỳ theo khả năng hoạt động của halogen X và điều kiện phản ứng mà sản phẩm

tạo thành là thiocyanat hoặc isothiocyanat, trong đó glucosyl thiocyanat có thể đồng

phân hoá ở mức độ nào đó thành isothiocyanat tƣơng ứng.

Page 14

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Nguyễn Thị Thu Hường

Chẳng hạn nhƣ sản phẩm 2,3,4,6-tetra-O-acetyl--D-glucopyranosyl

isothiocyanat đã đƣợc E.Fisher tổng hợp bằng cách cho dẫn xuất 2,3,4,6-tetra-O-acetyl-

-D-glucopyranosyl bromide tƣơng tác với bạc thiocyanat trong xilen khan hoặc với

kali thiocyanat trong aceton, sản phẩm tạo thành là dẫn xuất isothiocyanat tƣơng ứng.

Điều khá thú vị ở đây là sản phẩm 2-acetamido-3,4,6-tri-O-acetyl-2-deoxy--D-

glucopyranosyl isothiocyanat cũng đƣợc tạo thành khi cho 1,3,4,6,-tetra-O-acetyl-2-

amino-2-deoxy--D-glucopyranozơ hydrobromit phản ứng với bạc thiocyanat, trong

phản ứng này xảy ra sự di chuyển O-acetyl thành N-acetyl.

Về cơ chế, đầu tiên oxazolin đƣợc tạo thành ngay lập tức khi đehydrat hóa sản

phẩm 1,2-(orthoacetyl)amit. Sau đó là sự tấn công của ion thiocyanat vào C-1 với sự

đảo ngƣợc cấu hình Walden.

Gần đây một số nhà khoa học đã đề xuất một phƣơng pháp tổng hợp mới với qui

trình đơn giản, hiệu quả kinh tế cao. Theo phƣơng pháp này các dẫn xuất glycosyl

Page 15

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Nguyễn Thị Thu Hường

isothiocyanat đƣợc tổng hợp bằng phản ứng của glycosyl halogenua với KSCN trong

môi trƣờng phi proton với sự có mặt của chất xúc tác chuyển pha (C4H9)4NHSO4. Đầu

tiên phƣơng pháp đƣợc áp dụng điều chế 2,3,4,6-tetra-O-acetyl--D-glucopyranosyl-

isothiocyanat và 2-acetamido-3,4,6-tri-O-acetyl-2-deoxy--D-glucopyranosyl

isothiocyanat.

Sau đó phƣơng pháp đƣợc mở rộng để tổng hợp một số các dẫn xuất

isothiocyanat khác nhƣ: -ribofuranosyl isothiocyanat, -arabinopyranosyl

isothiocyanat....và nhiều loại xúc tác chuyển pha khác nhau đã đƣợc sử dụng nhƣ TBA

(tetrabutyl amoni bromide), TBBA (tributyl bensyl amoni bromide),…

1.1.3.2. Phương pháp tổng hợp từ glucal

Glucal là các dẫn xuất không no của monosaccarid, trong đó nguyên tử cacbon

glycozid tham gia vào việc tạo thành liên kết đôi C=C. Các phƣơng pháp tổng hợp đi

từ glucal bao gồm sự đồng phân hóa bằng nhiệt, các phƣơng pháp thế và cộng hợp

nhóm isothiocyanat vào glucal. Các phƣơng pháp này chủ yếu để điều chế các glycosyl

isothiocyanat không no.

a) Đồng phân hóa các monosaccarid thiocyanat không no

Một hƣớng khá đơn giản trong việc tổng hợp glycosyl isothiocyanat là đồng

phân hóa các thiocyanat tƣơng ứng. Ngƣời đầu tiên thực hiện phản ứng đó là Ferrier và

Page 16

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Nguyễn Thị Thu Hường

Vethaviyasa. Phản ứng chỉ xảy ra khi đƣợc đun nóng [10-13]

b) Phƣơng pháp thế nhóm isothiocyanat vào glucal

Guthrie và Irvine đã phát triển việc tổng hợp những hợp chất isothiocyanat

không no, bắt đầu từ hỗn hợp của monosaccarid azid không no với triphenylphotphin

trong cacbon disunfua cho sản phẩm 1,2-dehidroxi-3-isothiocyanat tƣơng ứng. Sản

phẩm này cũng đƣợc tạo thành khi D-glucal triacetat phản ứng với kali thiocyanat

trong acetonitrin trong sự có mặt của xúc tác bo triflorua.

Tiến trình của phản ứng này có thể đƣợc giải thích qua sự tạo thành

oxocacbonium kết hợp với một tác nhân nucleophin ở C-3 trong sự có mặt của acid.

c) Phản ứng cộng hợp thiocyanat vào liên kết C=C

Igarashi và Honna đã thực hiện phản ứng cộng hợp thiocyanat vào hợp chất

Page 17

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Nguyễn Thị Thu Hường

3,4,6-tri-O-acetyl-1,5-anhidro-2-deoxy-D-arabino-hex-1-enitol khi hai ông xử lí với chì

thiocyanat trong hỗn hợp của acid acetic, anhidrit acetic và cacbon tetraclorua. Phản

ứng cho ra bốn đồng phân nhƣng sản phẩm 3,4,6-tri-O-acetyl-1-isothiocyanat-2-

thiocyanat--D-arabinopyranozơ là sản phẩm chính.

1.1.3.3. Bằng phản ứng của các dẫn xuất monosaccarid deoxyamino thế với cacbon

disunfua hoặc thiophotgen

Ramjeesingh và Kahlenberg đã tổng hợp đƣợc sản phẩm 6-deoxy-6-

isothiocyanat-D-glucopyranozơ khi xử lí dẫn xuất 6-deoxy-6-amino tƣơng ứng với

cacbondisunfua trong sự có mặt của dixiyclo hexyl cabodiimit (DCC) [14-16]

Tƣơng tự nhƣ vậy, P.Gemieiner và Augustin đã điều chế đƣợc 1,3,4,6-tetra-O-

acetyl-2-deoxy-2-isothiocyanat--D-glucopyranozơ khi xử lí 1,3,4,6-tetra-O-acetyl-2-

deoxy-2-amino--D-glucopyranozơ hydroclorua với thiophotgen khi có mặt canxi

cacbonat trong dung môi diclometan.

Page 18

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Nguyễn Thị Thu Hường

1.2. TỔNG QUAN VỀ THIOSEMICARBAZID

Thiosemicarbazid là hydrazid của acid carbamic. Nó tồn tại ở dạng tinh thể màu

trắng, có nhiệt độ nóng chảy khoảng 1830C và độ tan trong nƣớc khoảng 10%.

Thiosemicarbazid là một lớp hợp chất đầu quan trọng để tổng hợp các hợp chất

dị vòng 5 cạnh. Bên cạnh đó, các dẫn xuất của chúng còn có nhiều hoạt tính sinh học

quan trọng. [17-25]

1.2.1. Các phương pháp tổng hợp thiosemicarbazid

1.2.1.1. Phản ứng của isothiocyanat và hydrazin

Đây là phƣơng pháp thông dụng nhất để tổng hợp các thiosemicarbazid, nhƣng

hợp chất isothiocyanat lại dễ bị thuỷ phân do vậy rất khó bảo quản.

1.2.1.2. Phản ứng khử thiosemicarbazon bằng NaBH4

Phản ứng này chỉ dùng để tổng hợp các dẫn xuất mono, đi hoặc tri của

thiosemicarbazid.

1.2.1.3. Phản ứng của hydrazin với các dẫn xuất của acid thiocarbamic

Page 19

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Nguyễn Thị Thu Hường

Các hydrazin thế phản ứng với các dẫn xuất của acid thiocarbamic cho các

thiosemicarbazid tƣơng ứng. Hiệu suất của phản ứng này dao động từ 66-73% phụ

thuộc vào ảnh hƣởng của các phản ứng phụ:

1.2.1.4. Phản ứng của cyanohydrazin với hydrosunfua

Phản ứng này cho ta dẫn xuất mono hoặc đi thiosemicarbazid.

1.2.1.5. Phản ứng tổng hợp dẫn xuất đi và tri thiosemicarbazid từ các amin

Phản ứng đi qua hai bƣớc: Bƣớc đầu ta thực hiện phản ứng của amin với 1,2,4-

triazolyl hoặc bis(imidazoyl) methylthion trong dung môi dicloromethan ở nhiệt độ

phòng. Bƣớc 2 ta cho sản phẩm này tác dụng với dẫn xuất của hydrazin trong dung môi

dicloromethan, khi đó thiosemicarbazid sẽ đƣợc tạo thành.

1.2.2. Tính chất của thiosemicarbazid

Page 20

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Nguyễn Thị Thu Hường

1.2.2.1. Phản ứng với các aldehyd

Thiosemicarbazid có thể dễ dàng ngƣng tụ với hợp chất cacbonyl. Sản phẩm

ngƣng tụ sinh ra đƣợc gọi là thiosemicarbazon.

1.2.2.2. Phản ứng đóng vòng của thiosemicarbazid tạo thiadiazole

Hai tác nhân hay đƣợc dùng trong phản ứng đóng vòng của thiosemicarbazid và

dẫn xuất của chúng để tạo vòng thiadiazole là CS2 và TMTD (Tetramethylthiuram

đisunfua).

Với CS2, phản ứng này đã đƣợc nghiên cứu vào năm 1956 [22]. Đây là phƣơng

pháp cổ điển nhất để tổng hợp dẫn xuất 2-mecapto-1,3,4-thidiazole. Phản ứng đƣợc thực hiện trong 17 giờ ở nhiệt độ 70-800C, hiệu suất đạt 93%. Nếu phản ứng diễn ra

trong môi trƣờng kiềm yếu thì chỉ 50% tạo sản phẩm mong muốn. Sản phẩm trung gian

đƣợc tạo thành là (H2N-NH-CS)2S cần có acid mạnh mới chuyển hoá tạo thành dẫn

xuất thiadiazole. Còn nếu trong môi trƣờng kiềm mạnh, phản ứng sẽ xảy ra qua một

bƣớc. Phƣơng trình phản ứng nhƣ sau:

Page 21

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Nguyễn Thị Thu Hường

Tetramethylthiuram disunfua (TMTD) hay thiuram, là chất xúc tiến lƣu hoá cao

su, có giá thành rẻ, khó bay hơi, ít gây ô nhiễm môi trƣờng, là tác nhân rất tốt để tổng

hợp các dẫn xuất 2-mercapto-1,3,4-thidiazole. TMTD đƣợc điều chế bằng cách ôxi hoá

muối natri của acid N-ankyl dithiocarbamic với các chất oxi hoá nhƣ hyđropeoxit, natri

nitrit.... Sơ đồ phản ứng nhƣ sau:

Phản ứng của các thiosemicarbazid và TMTD xảy ra theo phƣơng trình sau:

Phản ứng tiến hành trong dung môi phân cực hoặc không proton nhƣ DMF,

dioxan….

1.3. TỔNG QUAN VỀ THIOSEMICARBAZON

Thiosemicacbazon đƣợc tổng hợp từ các thiossemicaczit bằng phản ứng ngƣng

tụ. Đồng thời, thiosemicarbazon cũng có thể thực hiện phản ứng khử hoá ngƣợc trở lại

để tạo thành thiosemicaczit trong môi trƣờng có NaBH4.

Một điểm đáng lƣu ý của thiosemicarbazon là hoạt tính sinh học của nó. Những

thiosemicarbazon chứa monosaccarit và nhân thơm có khả năng kháng nấm và kháng

khuẩn cao. Mặt khác, khi đã có sẵn thiosemicarbazide tƣơng ứng thì có thể dễ dàng

Page 22

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Nguyễn Thị Thu Hường

điều chế các thiosemicarbazon bằng phản ứng giữa thiosemicarbazidevà acetophenon

thế trong môi trƣờng ancol có xúc tác acid acetic băng.

R là các nhóm thế, có thể là nhóm thế hút electron hoặc đẩy electron,

acetophenon thơm có thể có 1 nhóm thế hay nhiều nhóm thế.

Ngoài ra, các thiosemicarbazon chứa dị vòng có hoạt tính chống ung thƣ đáng

chú ý. Tiến sĩ Sarrtorelli ở khoa Y Dƣợc - đại học Yale đã nghiên cứu và tổng hợp ra

một số lƣợng lớn các thiosemicaczon trong hơn 10 năm [30]. Trong số các

thiosemicarbazon mà ông tổng hợp đƣợc, đáng lƣu ý nhất là 3-aminopiridin-2-

cacboxandehit thiosemicarbazon hay còn gọi là 3AP.

3AP có khả năng ức chế hữu hiệu ribonucleotide - một tác nhân gây ung thƣ.

Ngày nay, 3AP đang đƣợc các nhà nghiên cứu trong ngành y dƣợc học quan tâm bởi

không chỉ bởi khả năng chống bệnh ung thƣ (đặc biệt là ung thƣ buồng trứng) mà còn

bởi hoạt tính chống virut và kháng nấm của nó.

1.4. SỬ DỤNG LÒ VI SÓNG TRONG HOÁ HỌC

Page 23

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Nguyễn Thị Thu Hường

Chiếu xạ bằng vi sóng đang trở thành một phƣơng pháp ngày càng thông dụng

để làm nóng thay thế các phƣơng pháp cổ điển. Phƣơng pháp này rẻ, sạch và thuận

tiện, mang lại hiệu suất cao hơn và cho ta kết quả trong một thời gian phản ứng ngắn

hơn, không cần dung môi hoặc sử dụng lƣợng dung môi ít hơn.

1.4.1. Lý thuyết về vi sóng

Bức xạ vi sóng là bức xạ điện từ nằm trong dải tần số từ 0.3 tới 300 GHz. Tất cả

các lò vi sóng gia dụng và lò phản ứng vi sóng chuyên dụng dùng trong tổng hợp hóa

học đều hoạt động ở 2.45 GHz (ứng với bƣớc sóng 12.24 cm) để tránh giao thoa với

tần số viễn thông và mạng điện thoại di động. Năng lƣợng của photon vi sóng trong

vùng tần số này (0.0016 eV) là qúa nhỏ để phá vỡ các liên kết hóa học và cũng thấp

hơn năng lƣợng của chuyển động nhiệt Brown. Nhƣ vậy rõ ràng rằng bức xạ vi sóng

không thể kích hoạt các phản ứng hóa học đƣợc.

Hóa học sử dụng lò vi sóng dựa trên cơ sở sự đốt nóng hiệu quả các vật liệu bởi

hiệu ứng “gia nhiệt điện môi bởi vi sóng”. Hiện tƣợng này phụ thuộc vào khả năng hấp

thụ năng lƣợng vi sóng và chuyển hóa nó thành nhiệt của một vật liệu cụ thể (dung môi

hoặc tác nhân phản ứng). Thành phần điện của một trƣờng điện từ gây ra sự đốt nóng

bởi hai cơ chế chủ yếu: phân cực hóa lƣỡng cực và dẫn truyền ion. Sự chiếu xạ mẫu

chất ở tần số vi sóng làm cho các lƣỡng cực hoặc ion sắp xếp theo chiều của điện

trƣờng đặt vào. Khi trƣờng áp dụng dao động, trƣờng lƣỡng cực hoặc ion có khuynh

hƣớng tự sắp xếp lại theo điện trƣờng biến thiên, trong quá trình này, năng lƣợng mất

đi dƣới dạng nhiệt thông qua ma sát phân tử và sự hao tổn điện môi. Lƣợng nhiệt sinh

ra bởi quá trình này có liên quan trực tiếp tới khả năng tự sắp xếp của các phân tử chất

nền theo tần số của trƣờng áp dụng. Nếu lƣỡng cực không có đủ thời gian để sắp xếp

lại, hoặc tái định hƣớng quá nhanh với trƣờng áp dụng thì không có sự đốt nóng không

nào xảy ra cả. Tần số ấn định 2.45 Hz dùng trong tất cả các hệ thống thƣơng mại nằm

Page 24

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Nguyễn Thị Thu Hường

giữa hai giới hạn này và để cho phân tử lƣỡng cực có thời gian sắp xếp lại trong điện

trƣờng, nhƣng không cần phải theo kịp điện trƣờng biến thiên đó một cách chính xác.

Đặc tính đốt nóng của một vật liệu cụ thể (chẳng hạn một dung môi) dƣới điều

kiện chiếu xạ vi sóng phụ thuộc vào các tính chất điện môi của nó. Khả năng chuyển

hóa năng lƣợng điện từ thành nhiệt của một chất cụ thể ở một tần số và nhiệt độ cho

trƣớc đƣợc xác định bởi đại lƣợng gọi là thừa số hao tổn tan𝛿. Thừa số hao tổn này

đƣợc biểu diễn bằng thƣơng số tan𝛿 = e’’/e’, trong đó e’’ là hao tổn điện môi, biểu thị

hiệu suất chuyển hóa bức xạ điện từ thành nhiệt, và e’ là hằng số điện môi mô tả khả

năng phân cực hóa bởi điện trƣờng của phân tử. Một môi trƣờng phản ứng với giá trị

tan𝛿 cao cần thiết cho sự hấp thụ hiệu quả, và do đó, cần cho sự đốt nóng nhanh. Nhìn

chung, các dung môi có thể đƣợc phân loại thành dung môi hấp thụ vi sóng mạnh

(tan𝛿 > 0.5), trung bình (tan𝛿 0.1 − 0.5), và yếu (tan𝛿 < 0.1).

Những dung môi thông dụng khác không có momen lƣỡng cực vĩnh cửu nhƣ

carbon tetraclorua, benzen, và dioxan ít hay nhiều đều trong suốt đối với vi sóng. Cần

phải nhấn mạnh rằng một giá trị tan𝛿 thấp không ngăn đƣợc việc một dung môi nào đó

đƣợc dùng trong một phản ứng đốt nóng bằng vi sóng. Vì cả chất nền hoặc một vài

chất phản ứng/xúc tác có thể là phân cực nên tính chất điện môi chung của môi trƣờng

phản ứng trong hầu hết các trƣờng hợp cho phép sự gia nhiệt hiệu quả bằng vi sóng.

Thêm nữa, các chất phụ gia phân cực nhƣ các chất lỏng ion chẳng hạn có thể đƣợc

thêm vào hỗn hợp phản ứng hấp thụ yếu để làm tăng độ hấp thụ vi sóng của môi

trƣờng.

Theo truyền thống, tổng hợp hữu cơ thƣờng đƣợc thực hiện bằng cách truyền

nhiệt từ một nguồn nhiệt bên ngoài (thí dụ nhƣ nồi cách dầu). Đây là một phƣơng pháp

tƣơng đối chậm và kém hiệu quả để truyền năng lƣợng vào hệ, vì nó phụ thuộc vào độ

dẫn nhiệt của các vật liệu khác nhau mà nhiệt phải truyền qua, và làm cho nhiệt độ của

bình phản ứng cao hơn nhiệt độ của hỗn hợp phản ứng. Trái lại, chiếu xạ vi sóng tạo ra

Page 25

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Nguyễn Thị Thu Hường

sự đốt nóng hiệu quả từ bên trong bởi tƣơng tác trực tiếp giữa năng lƣợng vi sóng với

các phân tử (dung môi, chất phản ứng, xúc tác) có mặt trong hỗn hợp phản ứng. Vì các

bình phản ứng đƣợc sử dụng thƣờng làm từ những chất liệu trong suốt đối với vi sóng,

chẳng hạn thủy tinh borosilicat, thạch anh, hay teflon, nên gây ra sự đảo ngƣợc

gradient nhiệt độ so với phƣơng pháp đun nóng bằng nhiệt truyền thống. Chính sự

truyền nhiệt hiệu quả từ bên trong làm giảm thiểu các hiệu ứng vách (thành bình không

bị đốt nóng) dẫn đến hiện tƣợng quan sát thấy gọi là các hiệu ứng vi sóng đặc thù.

1.4.2. Các hiệu ứng vi sóng

Từ những ngày đầu của tổng hợp vi sóng, sự gia tăng tốc độ phản ứng quan sát

thấy và sự phân bố sản phẩm đôi khi thay đổi so với các thí nghiệm sử dụng phƣơng

pháp đun nóng truyền thống đã dẫn đến suy đoán về sự tồn tại của cái gọi là các hiệu

ứng vi sóng “đặc biệt” hay “phi nhiệt”. Về khía cạnh lịch sử, những hiệu ứng nhƣ vậy

đƣợc khẳng định khi kết quả của một phản ứng tổng hợp thực hiện trong điều kiện

chiếu xạ vi sóng khác với phản ứng đun nóng truyền thống đƣợc thực hiện ở cùng một

nhiệt độ biểu kiến. Ngày nay hầu hết các nhà khoa học nhất trí rằng trong phần lớn các

trƣờng hợp, nguyên nhân của sự gia tăng tốc độ quan sát thấy là một hiệu ứng nhiệt/

động học thuần túy, tức là một hệ quả của nhiệt độ phản ứng cao có thể đạt đƣợc nhanh

chóng khi chiếu xạ các chất phân cực trong một trƣờng vi sóng. Thí dụ, một dung môi

hấp thụ vi sóng mạnh nhƣ methanol (tan  =0.659) có thể nhanh chóng đƣợc đun quá nhiệt lên tới hơn 100 0C phía trên điểm sôi của nó khi đƣợc chiếu xạ vi sóng trong một

bình kín. Sự tăng nhanh của nhiệt độ thậm chí có thể rõ rệt hơn đối với các môi trƣờng

với thừa số hao tổn cực cao, nhƣ các chất lỏng ion, khi mà hiện tƣợng nhiệt độ nhảy vọt lên 200 0C chỉ trong một vài giây không phải là hiếm. Một cách tự nhiên, những

biến đổi nhiệt độ nhƣ vậy là rất khó nếu không nói là không thể lặp lại bởi sự đốt nóng

bằng nhiệt truyền thống.

Page 26

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Nguyễn Thị Thu Hường

Sự gia tăng tốc độ đột ngột giữa các phản ứng đƣợc thực hiện ở nhiệt độ phòng

hay đun hồi lƣu và những quá trình đốt nóng bằng vi sóng ở nhiệt độ cao đã đƣợc quan

sát thấy thƣờng xuyên. Nhƣ Baghurst và Mingos đã chỉ ra trên cơ sở của việc áp dụng

một cách đơn giản định luật Arrhenius [k=Aexp (Ea/RT)], một phản ứng cần 68 ngày để đạt tới độ chuyển hóa 90% ở 27𝑜C, sẽ đạt đƣợc cùng một độ chuyển hóa chỉ trong

1,61 giây (!) khi đƣợc thực hiện ở 227𝑜C. Chính sự gia nhiệt nhanh và nhiệt độ cực

cao quan sát thấy trong hóa học vi sóng nói lên rằng nhiều sự gia tăng tốc độ đã đƣợc

thông báo có thể đƣợc giải thích bởi các hiệu ứng nhiệt/ động học.

Ngoài các hiệu ứng nhiệt/ động học đã đề cập đến ở trên, các hiệu ứng vi sóng

gây ra bởi tính độc đáo của các cơ chế gia nhiệt điện môi bởi vi sóng cũng phải đƣợc

xem xét. Các hiệu ứng này nên đƣợc đặt tên là “các hiệu ứng vi sóng đặc biệt” và đƣợc

định nghĩa nhƣ là sự tăng tốc không thể đạt đƣợc hay lặp lại bởi phƣơng pháp đun

nóng tryền thống, nhƣng về bản chất vẫn là các hiệu ứng nhiệt. Các hiệu ứng này bao

gồm 1) hiệu ứng đun quá nhiệt các dung môi ở áp suất khí quyển, 2) sự đốt nóng chọn

lọc các xúc tác hay chất phản ứng dị thể hấp thụ vi sóng mạnh trong một môi trƣờng

phản ứng ít phân cực, 3) sự tạo thành những máy phát sóng phân tử do tƣơng tác trực

tiếp của bức xạ vi sóng với các chất phản ứng trong dung dịch đồng thể, và 4) sự loại

bỏ các hiệu ứng thành bình nhờ đảo ngƣợc gradient nhiệt độ.

1.5. PHÉP PHÂN TÍCH HỒI QUY ĐA BIẾN. PHƢƠNG PHÁP HANSCH 2

Mối quan hệ định tính đƣợc xác định giữa hoạt tính sinh học và các tính chất

hóa-lý của chất đang đƣợc cố gắng làm sáng tỏ. Vào những năm 1960, Hansch và cộng

sự đã đƣa ra quan niệm rằng quá trình hóa-lý chung gây ra bởi phản ứng sinh học

không chỉ là quá trình cân bằng mà còn là quá trình tĩnh (quan niệm này khác với các

quan niệm đƣợc đƣa ra trƣớc đây). Nhiều kết quả nhƣ hoạt tính sinh học cho thấy rằng

hoạt tính sinh học thể hiện qua các hằng số tƣơng đƣơng nhƣ ED50, LD50, nồng độ gây

độc, %... trong một khoảng thời gian xác định.

Page 27

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Nguyễn Thị Thu Hường

Bằng việc khảo sát các mối quan hệ các tính chất hóa-lý nhƣ thông số ƣa dầu π,

hằng số σ Hammett đặc trƣng cho bản chất nhóm thế X so với hydro, Hansch đã đƣa ra

phƣơng trình tổng quát sau:

log(1/Co) = -kπ2 + k’ππ0 – k”π0 + ρσ + k’” (1)

trong đó ρ là hằng số liên quan đến phản ứng mà phân tử đó gây ra.

Khi xét thêm các yếu tố cộng hƣởng, cấu dạng, không gian … ta thu đƣợc

phƣơng trình sau:

log(1/Co) = -kπ2 + k’ππ0 – k”π0 + ρσ + kEsEs + k’” (2)

ở đây Es là thông số không gian Taft.

Trong thực tế phƣơng trình (1) còn đƣợc đơn giản hóa thành các dạng đơn giản

hơn nhƣ sau.

- Dạng 1: Trong trƣờng hợp đơn giản nhất khi πo lớn so với π và σ rất nhỏ thì

phƣơng trình (1) trở thành:

log(1/C) = aπ + b

- Dạng 2: Khi σ = 0 và πo, π có giá trị gần bằng nhau thì phƣơng trình là:

log(1/C) = -aπ2 + bπ + c

- Dạng 3: Khi π không có ảnh hƣởng quan trọng (ít nhất trên một diện rộng)

trong việc xác định hoạt tính của một dãy chất thì:

log(1/C) = ρσ + c

- Dạng 4: Khi π0 lớn hơn so với π và σ là đáng kể thì phƣơng trình (1) trở thành:

log(1/C) = aπ + ρσ + c

- Dạng 5: Là dạng phƣơng trình (1) áp dụng cho tình huống phức tạp nhất.

.6. CẤU TRÚC VÀ KHẢ NĂNG GÂY BỆNH CỦA MỘT SỐ VI KHUẨN VÀ

Page 28

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Nguyễn Thị Thu Hường

NẤM MEN

1.6.1. Cấu trúc của vi khuẩn

Vi khuẩn gồm có nhiều hình thái, kích thƣớc và cách sắp xếp khác nhau và đều

rất nhỏ và rất nhẹ. Hình dạng chủ yếu của vi khuẩn là hình cầu (cầu khuẩn), hình que

(trực khuẩn), hình dấu phẩy, hình xoắn, hình có cuống, hình có sợi…. Vì vi khuẩn rất

nhỏ và trong suốt nên để nghiên cứu cấu trúc của vi khuẩn ngƣời ta phải thực hiện

phƣơng pháp nhuộm màu vi khuẩn. Phƣơng pháp nhuộm phổ biến là phƣơng pháp

nhuộm màu Gram. Nhờ phƣơng pháp này mà vi khuẩn đƣợc chia làm 2 nhóm lớn là

Gram dƣơng và Gram âm. Nhóm vi khuẩn Gram dƣơng có đặc tính không bị dung môi

hữu cơ tẩy màu thuốc nhuộm ban đầu nên có màu của thuốc nhuộm ban đầu là màu

tím. Nhóm vi khuẩn Gram âm bị dung môi tẩy màu thuốc nhuộm màu ban đầu nên nó

có màu của thuốc nhuộm bổ sung (đỏ vàng với Safranin hay đỏ tím với Fuchsin). Cấu

trúc của vi khuẩn gồm:

a. Thành tế bào là lớp cấu trúc ngoài cùng có độ rắn chắc nhất định để duy trì

hình dạng tế bào và có khả năng bảo vệ tế bào đối với một số điều kiện bất lợi. Vì nồng

độ đƣờng và muối bên trong tế bào thấp hơn bên ngoài tế bào nên tế bào hấp thu rất

nhiều nƣớc từ bên ngoài vào. Nếu không có thành tế bào vững chắc thì tế bào sẽ vỡ.

Thành phần cấu tạo cả thành tế bào rất phức tạp. Cấu trúc của thành tế bào vi khuẩn Gram-(+) và Gram-(-) rất khác nhau. Ở vi khuẩn Gram-(-) lớp ngoài cùng của thành

phần tế bào là 2 lớp lipopolysaccarit có đan xen với các phân tử protein. Thành tế bào

vi khuẩn Gram-(+) có thể bị phá hủy hoàn toàn thành thể nguyên sinh khi chịu tác

dụng của lizozim. Ở vi khuẩn Gram-(+) có đến hơn 50% khối lƣợng khô của thành tế

bào là peptidoglican trong khi vi khuẩn Gram-(-) tỉ lệ này chỉ là 5-10%.

b. Màng tế bào chất có cấu tạo bởi 2 lớp phosphorlipit (PL). Mỗi phân tử PL

chứa một đầu tích điện phân cực (đầu photphat) nằm phía trong và một đầu không tích

điện, không phân cực (đầu hydrocacbon).

Page 29

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Nguyễn Thị Thu Hường

c. Tế bào chất trong tế bào chất có protein, axit nucleic, hydratcacbon, lipit, các

ion vô cơ và nhiều chất có khối lƣợng phân tử khác nhau.

d. Thể nhân là một nhiễm sắc thể duy nhất đƣợc cấu tạo bởi một sợi AND xoắn

kép gắn với màng tế bào chất.

e. Bào nhầy thành phần chủ yếu là polysaccarit.

f. Tiên mao và khuẩn mao: tiên mao giúp cho vi khuẩn chuyển động. Sợi tiên

mao tạo bởi các phân tử của một loại protein đặc biệt. Khuẩn mao có bản chất protein, chúng có chức năng giúp vi khuẩn bám giữ vào giá thể. Vi khuẩn Gram-(-) thƣờng có

khuẩn mao. Rất nhiều vi khuẩn Gram-(-) có khuẩn mao là các vi khuẩn gây bệnh

(chẳng hạn vi khuẩn gây bệnh lậu Neisseria gonorrhoeae).

g. Bào tử gồm màng ngoài (thành phần chủ yếu là lipoprotein, một ít axit amin,

có tính thẩm thấu kém); lớp áo bào tử (chủ yếu là protein sừng và một ít

phosphorlipoprotein) có sức đề kháng rất cao với lizozim, proteinaza, các chất hoạt

động bề mặt có tính thấm kém đối với các cation; lớp vỏ bào tử (chứa một lƣợng lớn

peptidoglican đặc biệt, ít liên kết chéo, ngoài ra còn có 7-10% chất dipicolinat canxi,

không chứa axit teicoic); lõi bào tử (chứa một lƣợng rất ít nƣớc, không có axit teicoic

nhƣng lại có dipicolinat canxi).

1.6.2. Cấu trúc của nấm men

Nấm men có nhiều hình dạng khác nhau, thành của nấm men đƣợc cấu tạo bởi

glucan và mannan. Một số nấm men có thành tế bào chứa kitin và mannan. Dƣới lớp

thành tế bào là lớp màng tế bào chất chứa chủ yếu là protein, lipit và một ít

polysaccarit.

1.6.2. Khả năng gây bệnh của một số vi khuẩn và nấm men

- Trực khuẩn Gram-(-) Escherichia coli:

Page 30

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Nguyễn Thị Thu Hường

Gây bệnh tiêu chảy, nhiễm trùng đƣờng tiết niệu, viêm màng não và nhiễm

trùng huyết do vi khuẩn Gram-(-).

- Cầu khuẩn Gram-(+) Staphylococcus epidermidis:

Gây nhiễm trùng bệnh viện, vi khuẩn thƣờng gây nhiễm trùng cathetherr và

khớp giả. Gây viêm nội tâm mạc.

- Nấm men Candida albicans:

Gây bệnh Candidiasis xuất hiện khi thiếu hụt hệ vi khuẩn bình thƣờng (ở trẻ

mới sinh), suy giảm miễn sinh (ngƣời nhiễm HIV…). Gây bệnh tƣa miệng, viêm âm

đạo, viêm thực quản, nhiễm Candida toàn thân.

CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM

Điểm nóng chảy đƣợc đo bằng phƣơng pháp đo mao quản trên máy đo điểm

nóng chảy STUART SMP3 (BIBBY STERILIN-Anh). Phổ hồng ngoại đƣợc ghi trên

máy phổ FTIR Magna 760 (NICOLET, Mỹ) bằng phƣơng pháp đo phản xạ trên mẫu bột KBr hoặc ép viên với KBr. Phổ 1H NMR và 13C NMR đƣợc ghi trên máy phổ

AVANCE AV500 Spectrometherr (BRUKER, Đức) ở tần số máy 500 MHz, dung môi

DMSO-d6, chất chuẩn nội TMS. Phổ MS đƣợc ghi trên máy phổ LC-MS-OBBITRAP-

XL Thermo SCIENTIFIC-USA bằng phƣơng pháp ESI.

Sơ đồ phản ứng chung nhƣ sau:

Page 31

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Nguyễn Thị Thu Hường

2.1. TỔNG HỢP 2,3,4,6-TETRA-O-ACETYL-α-D-GALACTOPYRANOSYL

BROMIDE

Nhỏ từng giọt 2,4 ml acid percloric 54% vào trong bình cầu ba cổ dung tích 250

ml có chứa 40 ml anhydrid acetic, lắp máy khuấy, nhiệt kế, sinh hàn hồi lƣu. Khi nhỏ

giọt acid percloric, phản ứng toả nhiệt mạnh nên tốc độ nhỏ giọt khoảng 1-2 giây/giọt để giữ đƣợc nhiệt độ của phản ứng dƣới 20oC. Sau đó, dung dịch đƣợc làm ấm lên

nhiệt độ phòng và thêm từ từ 10 gam α-D-galactose với tốc độ sao cho nhiệt độ của

Page 32

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Nguyễn Thị Thu Hường

phản ứng khoảng 30-40oC. Khi cho hết galactose vào, khuấy thêm khoảng 30 phút nữa. Sau khi làm lạnh hỗn hợp phản ứng xuống dƣới 20oC, thêm vào hỗn hợp phản ứng 3

gam phosphor đỏ đã đƣợc sấy khô. Tiến hành nhỏ giọt 18 gam (5,8 ml) brom với tốc độ nhỏ giọt 5 giây/giọt để nhiệt độ phản ứng không quá 20oC. Sau khi hết brom, 3,6 ml

nƣớc đƣợc nhỏ giọt vào bình phản ứng, khuấy mạnh. Khi nhỏ giọt nƣớc, phản ứng toả

nhiệt rất mạnh nên để giữ nhiệt độ phản ứng tốc độ nhỏ giọt nƣớc cũng là 5 giây/giọt.

Đây là giai đoạn hoàn thiện phản ứng. Khi hết nƣớc, khuấy tiếp 30 phút ở nhiệt độ dƣới 20oC. Hỗn hợp phản ứng đƣợc khuấy thêm 2 giờ nữa ở nhiệt độ phòng. Thêm 30

ml dicloromethan đƣợc thêm vào hỗn hợp phản ứng, lắc mạnh, lọc qua bông vào cốc

thu đƣợc dung dịch nhớt màu vàng. Thêm đá vào cốc khuấy tan, chiết lấy lớp

dicloromethan ở dƣới. Cho tiếp dicloromethan vào lớp dung môi ở trên, chiết tiếp để

thu đƣợc hết sản phẩm. Trung hoà sơ bộ hỗn hợp sản phẩm bằng dung dịch NaHCO3

bão hoà. Tổng thể tích dung dịch NaHCO3 bão hoà dùng hết là 70 ml. Cho toàn bộ

lƣợng dung dịch trên vào phễu chiết, lắc kĩ, chiết ra cốc. Làm khô nhanh bằng CaCl2

mịn. Sau đó lọc phần dung dịch trên và đem cô cạn dung môi dƣới áp suất giảm. Để

sản phẩm thu đƣợc vào tủ lạnh để lạnh để dùng cho phản ứng chuyển hoá tiếp thành

dẫn xuất isothiocyanat.

2.2. TỔNG HỢP 2,3,4,6-TETRA-O-ACETYL-β-D-GALACTOPYRANOSYL

ISOTHIOCYANAT

Hỗn hợp phản ứng gồm 4 gam (0,015 mol) muối chì thiocyanat, 5 gam (0,012

mol) 2,3,4,6-tetra-O-acetyl-α-D-galactopyranosyl bromide trong 30 ml toluen, lắc

mạnh, đun nhẹ đến khi tan hết. Lắp sinh hàn hồi lƣu, hỗn hợp đƣợc đun hồi lƣu mạnh

Page 33

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Nguyễn Thị Thu Hường

trong 3 giờ đƣợc dung dịch có màu vàng đậm. Đun nóng sản phẩm, lọc trên giấy lọc,

dùng toluen khan để rửa sản phẩm đọng lại trên giấy lọc. Đem dung cô cạn dung môi

dƣới áp suất giảm. Sản phẩm chỉ tan trong ether và không tan trong n-hexan. Thêm

từng lƣợng nhỏ ether vào để hoà tan sản phẩm, lƣợng ether dùng hết khoảng 40 ml. Đổ

dung dịch thu đƣợc ra cốc, thêm khoảng 20 ml n-hexan, khi cho n-hexan vào xuất hiện

kết tủa trắng. Đem lọc sản phẩm thu đƣợc bằng phễu lọc Buchner và kết tinh lại từ ethanol. Đnc 97-99oC. Theo tài liệu [34] đối với tetra-O-acetyl--D-galaccopyranosyl isothioxyanat, hiệu suất đạt 80%, tn/c = 97-99oC.

2.3. TỔNG HỢP 2,3,4,6-TETRA-O-ACETYL-β-D-GALACTOPYRANOSYL

THIOSEMICARBAZID

Cho vào bình cầu 500 ml gồm CH2Cl2 (140 ml) và (0,082 mol, 32 g) tetra-O-

acetyl-β-D-galactopyranosyl isothiocyanat, hỗn hợp đƣợc làm lạnh sâu và đƣợc khuấy

trên máy khuấy từ. Tiếp tục nhỏ từ từ hỗn hợp gồm 4,5 ml hydrazin hydrat và 140 ml

CH2Cl2 vào hỗn hợp đƣợc làm lạnh.Sau khi nhỏ hết thì hỗn hợp phản ứng đƣợc khuấy thêm 1 giờ ở nhiệt độ 0-5oC và 2 giờ ở 20oC. Sau đó cất loại dung môi thu đƣợc dạng

siro màu vàng đậm, đổ dạng siro vào cốc chứa 150 ml ethanol 96%, đánh bông dạng

siro ta thu đƣợc dạng bột màu trắng. Lọc và rửa trên phễu Buchnerr thì thu đƣợc tetra- O-acetyl-β-D-galactopyranosyl thiosemicarbazid có Đnc=198‒199oC, hiệu suất 71%.

Page 34

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Nguyễn Thị Thu Hường

2.4. TỔNG HỢP 2,3,4,6-TETRA-O-ACETYL-β-D-GALACTOPYRANOSYL

THIOSEMICACZON CỦA ACETOPHENON THẾ

Quy trình phản ứng chung:

Cho 2mmol thiosemicarbazid và 5-7ml ethanol vào bình cầu 100ml. Thêm vào

hỗn hợp đó 2mmol acetophenon thế tƣơng ứng và 1 đến 2 giọt xúc tác acid acetic băng.

Bật lò vi sóng để chiếu xạ hỗn hợp phản ứng trong khoảng 5 phút. Sản phẩm thu đƣợc

đổ ra cốc và xử lý với ethanol hoặc nƣớc. Kết tủa tách ra đƣợc lọc trên phễu Buchner.

Kết tinh lại từ dung môi thích hợp (xem qui trình của từng chất cụ thể).

2.4.1. Tổng hợp 4-nitroacetophenon N-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-

galactopyranosyl)thiosemicarbazon

Từ 0,84 g 2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-galacopyranosyl thiosemicarbazid, 0,33 g

4-nitroacetophenon trong 5 ml etanol khan và 0,02 ml axit axetic băng. Thời gian chiếu

Page 35

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Nguyễn Thị Thu Hường

xạ 5 phút trong lò vi sóng. Sản phẩm thu đƣợc có dạng bột, xốp, màu vàng tƣơi Kết

tinh lại sản phẩm từ etanol. Điểm nóng chảy 139–140ºC. Hiệu suất phản ứng đạt 0,94 g

(80%).

2.4.2. Tổng hợp 4-methoxyacetophenon N-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-

galactopyranosyl)thiosemicarbazon

Từ 0,84 g 2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-galacopyranosyl thiosemicarbazid, 0,30 g

4-methoxyacetophenon trong 5 ml etanol khan và 0,02 ml axit acetic băng. Thời gian

chiếu xạ 5 phút trong lò vi sóng. Sản phẩm thu đƣợc có dạng bột, xốp, màu trắng. Kết tinh lại sản phẩm từ etanol. Điểm nóng chảy 117- 118oC.. Hiệu suất phản ứng đạt 0,65g

(57%).

2.4.3. Tổng hợp 4-methyl acetophenon N-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-

galactopyranosyl)thiosemicarbazon

Từ 0,84 g 2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-galacopyranosyl thiosemicarbazid, 0,30 g

4-methylacetophenon trong 5 ml etanol khan và 0,02 ml axit acetic băng. Thời gian

chiếu xạ 5 phút trong lò vi sóng. Sản phẩm thu đƣợc có dạng hình kim, màu trắng. Kết tinh lại sản phẩm từ etanol. Điểm nóng chảy 114- 115oC.. Hiệu suất phản ứng đạt 0,55g

(49%).

Page 36

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Nguyễn Thị Thu Hường

2.4.4. Tổng hợp 4-hydroxyacetophenon N-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-

galactopyranosyl)thiosemicarbazon

Từ 0,84 g 2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-galacopyranosyl thiosemicarbazid, 0,27 g

4-hydroxyacetophenon trong 5 ml etanol khan và 0,02 ml axit acetic băng. Thời gian

chiếu xạ 5 phút trong lò vi sóng. Sản phẩm thu đƣợc có dạng bột, xốp, màu trắng. Kết tinh lại sản phẩm từ etanol. Điểm nóng chảy 116- 117oC.. Hiệu suất phản ứng đạt 0,50g

(45%).

2.4.5. Tổng hợp acetophenon N-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-galactopyranosyl)-

thiosemicarbazon

Từ 0,84 g 2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-galacopyranosyl thiosemicarbazid, 0,25 ml

acetophenon trong 5 ml etanol khan và 0,02 ml axit axetic băng. Thời gian chiếu xạ 5

phút trong lò vi sóng. Sản phẩm thu đƣợc có dạng bột, xốp, màu trắng. Kết tinh lại sản phẩm từ etanol. Điểm nóng chảy 139- 140oC.. Hiệu suất phản ứng đạt 0,61g (53%).

2.4.6. Tổng hợp 3-nitro-4-methoxyacetophenon N-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-

galactopyranosyl)thiosemicarbazon

Page 37

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Nguyễn Thị Thu Hường

Từ 0,84 g 2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-galacopyranosyl thiosemicarbazid, 0,39 g

3-nitro-4-methoxyacetophenon trong 5 ml etanol khan và 0,02 ml axit axetic băng.

Thời gian chiếu xạ 5 phút trong lò vi sóng. Sản phẩm thu đƣợc có dạng bột, xốp, màu vàng. Kết tinh lại sản phẩm từ etanol. Điểm nóng chảy 121- 122oC.. Hiệu suất phản

ứng đạt 1,07g (87%).

2.4.7. Tổng hợp 3- nitro-4-cloroacetophenon N-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-

galactopyranosyl)thiosemicarbazon

Từ 0,84 g 2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-galacopyranosyl thiosemicarbazid, 0,40 g

3-nitro-4-cloacetophenon trong 5 ml etanol khan và 0,02 ml axit axetic băng. Thời gian

chiếu xạ 5 phút trong lò vi sóng. Sản phẩm thu đƣợc có dạng bột, xốp, màu vàng. Kết tinh lại sản phẩm từ etanol. Điểm nóng chảy 140- 141oC.. Hiệu suất phản ứng đạt 1,03

g (83%).

Page 38

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Nguyễn Thị Thu Hường

CHƢƠNG 3

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. TỔNG HỢP 2,3,4,6-TETRA-O-ACETYL-β-D-GALACTOPYRANOSYL

BROMIDE

Đây là giai đoạn đầu tiên của quá trình tổng hợp mà chúng tôi thực hiện trong

bản báo cáo này, phản ứng tiến hành chuyển hoá α-D-galactozopiranozo thành 2,3,4,6-

tetra-O- acetyl-β-D-galactopyranosyl bromide.

Đây cũng là một phản ứng rất quan trọng cho cả quy trình phản ứng với việc

thay thế nhóm –OH bằng nhóm -OAc. Nhóm -OAc có vai trò là nhóm khoá, không cho

sản phẩm bị hoà tan trong ethanol dùng làm dung môi của các giai đoạn phản ứng sau

vì nhóm –OH rất dễ bị hoà tan trong ethanol.

Trong quá trình thực hiện phản ứng này, nhiệt độ phản ứng chủ yếu đƣợc giữ ở 200C để tránh sản phẩm bị nhựa hoá. Vì thế, trong khi rửa bằng dung dịch natri

bicacbonat bão hoà nên cho một ít đá vào hỗn hợp để giữ cho nhiệt độ phản ứng dƣới 200C. Ngoài ra, phản ứng cần phải tránh nƣớc hoàn toàn nên các dụng cụ và hoá chất

cần phải sấy thật khô.

Page 39

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Nguyễn Thị Thu Hường

3.2. TỔNG HỢP 2,3,4,6-TETRA-O-ACETYL-β-D-GALACTOPYRANOSYL

ISOTHIOCYANAT

Đây là giai đoạn thứ hai của quy trình tổng hợp. Với phản ứng này cũng cần

phải đƣợc thực hiện trong điều kiện hoàn toàn khô. Do đó, trƣớc khi tiến hành phản

ứng, chì isothixianat đã đƣợc xử lý cẩn thận với toluen khan.

Phổ hồng ngoại của sản phẩm chuyển hoá trong phản ứng này đã chứng minh

phản ứng đã xảy ra. Trong phổ IR đã xuất hiện băng sóng hấp thụ đặc trƣng cho dao động hoá trị của nhóm C=O của nhóm ester là 1746 cm–1, còn dao động hoá trị của nhóm C–O–C là 1237 cm–1 và 1041 cm–1. Ngoài ra, băng sóng hấp thụ đặc trƣng cho dao động hoá trị của nhóm –NCS đã xuất hiện với tần số bƣớc sóng là 2092 cm–1 (xem

Hình 3.1).

Hình 3.1. Phổ IR của dẫn xuất 2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-galactopyranosyl

isothiocyanat.

Page 40

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Nguyễn Thị Thu Hường

3.3. TỔNG HỢP N-(2,3,4,6-TETRA-O-ACETYL-β-D-GALACTOPYRANOSYL)-

THIOSEMICARBAZID

Đây là giai đoạn thứ ba của quá trình tổng hợp, là giai đoạn tạo ra hợp chất dẫn

xuất 2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-galactopyranosyl thiosemicarbazid, tiền chất cần thiết

cho nghiên cứu của luận văn. Chất này đƣợc dùng để tiến hành hàng loạt các phản ứng

ngƣng tụ với các acetophenon thế ở giai đoạn thứ tƣ.

Dung môi đƣợc sử dụng trong phản ứng này là dung dịch dioxan khan hoặc

dicloromethan khan. Điều chú ý khi thực hiện phản ứng này là nhiệt độ của phản ứng

phải đƣợc giữ trong khoảng 10- 15C. Nếu nhiệt độ của phản ứng dƣới 10C thì hỗn

hợp phản ứng bị đông đặc làm cho hỗn hợp phản ứng không đồng nhất. Còn nếu nhiệt

độ của phản ứng trên 15C trong môi trƣờng dƣ hydrazin hydrat thì xảy ra sự deacetyl

hoá một phần sản phẩm. Do đó, dung dịch dioxan khan phải đƣợc làm lạnh bằng nƣớc

đá trƣớc khi nhỏ giọt hydrazin hydrat và vừa nhỏ giọt hỗn hợp hydrazin và dioxan khan

vừa khuấy. Mặt khác, khi cô cạn dung môi sau khi kết thúc phản ứng để thu sản phẩm,

tiến hành cô dƣới áp suất giảm ở nhiệt độ 50C vì nếu nhiệt độ trên 50C sẽ dẫn đến sự

thuỷ phân nhóm acetyl.

Phổ hồng ngoại của sản phẩm thấy xuất hiện băng sóng hấp thụ của dao động hoá trị của nhóm N-H là 3315 cm–1 và 3193 cm–1, với độ biến dạng là δ= 1627 cm–1. Dao động hoá trị của nhóm C=O của nhóm ester là 1746 cm–1. Nhóm C–O–C hấp thụ ở các tần số là 1237 cm–1 và 1041 cm–1. Dao động hoá trị đặc trƣng cho nhóm C=S cũng đã xuất hiện với tần số là 1382 cm–1. Các kết quả thu đƣợc từ phổ IR chứng tỏ rằng

phản ứng đã xảy ra.

Page 41

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Nguyễn Thị Thu Hường

Hình 3.2. Phổ IR của dẫn xuất 2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-galactopyranosyl

thiosemicarbazid.

3.4. TỔNG HỢP N-(2,3,4,6-TETRA-O-ACETYL-β-D-GALACTO-

PYRANOSYL)THIOCARBAZON CỦA ACETOPHENON THẾ

Đây là giai đoạn cuối của quá trình tổng hợp. Trong luận văn này, chúng tôi đã

thực hiện sự ngƣng tụ (2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-galactopyranosyl)thiosemicarbazid

với 7 acetophenon thế khác nhau để tạo thành các hợp chất thiosemicarbazon. Phản

ứng đƣợc thực hiện theo phƣơng pháp tổng hợp sử dụng lò vi sóng, trong dung môi

ethanol 99% với sự có mặt của acid acetic băng làm xúc tác.

Page 42

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Nguyễn Thị Thu Hường

Bản chất của phản ứng này là sự cộng hợp nucleophin vào liên kết đôi C=O của

nhóm acetophenon sau đó là sự loại đi phân tử nƣớc. Các nghiên cứu sâu về cơ chế của

phản ứng cho thấy, tốc độ của phản ứng phụ thuộc cả vào hai quá trình: quá trình tấn

công của tác nhân nucleophin vào liên kết C=O cacbonyl, và quá trình tách nƣớc tạo

thành sản phẩm. Vì vây, tất cả các yếu tố ảnh hƣởng đến 2 giai đoạn này đều ảnh

hƣởng đến tốc độ của phản ứng. Chẳng hạn, với các acetophenon mang nhóm thế hút

điện tử mạnh sẽ làm tăng độ dƣơng điện trên nguyên tử C cacbonyl làm thuận lợi hơn

cho quá trình tấn công của tác nhân nucleophin. Do đó, sự có mặt của các nhóm thế hút

điện tử sẽ làm tăng khả năng phản ứng của hợp phần acetophenon và ngƣợc lại sự có

mặt của các nhóm thể đẩy điện tử sẽ có xu hƣớng làm giảm khả năng phản ứng. Vì

phản ứng trải qua hai giai đoạn chính nên môi trƣờng pH (bản chất của chất xúc tác)

cũng có ảnh hƣởng rõ rệt đến phản ứng. Trong môi trƣờng acid, sẽ thận lợi cho quá

trình proton hóa của nguyên tử C cacbonyl, làm tăng điện tích dƣơng của nguyên tử

cacbon này và hơn nữa trong môi trƣờng acid giai đoạn tách nƣớc cũng xảy ra dễ dàng.

Tuy nhiên trong môi trƣờng acid nguyên tử nitơ của nhóm thiosemicarbazid cũng dễ

dàng bị proton hóa do đó sẽ cạnh tranh với phản ứng cộng hợp dẫn đến làm giảm tốc

độ phản ứng. Ngƣợc lại trong môi trƣờng kiềm, tính nucleophin của các nguyên tử N

đƣợc tăng cƣờng, làm tăng tốc độ quá trình cộng hợp tuy nhiên quá trình tách nƣớc lại

không thuận lợi. Do đó, với mỗi cặp chất khác nhau sẽ có một giá trị pH mà tại đó có

sự cân bằng giữa cả hai quá trình và khi đó tốc độ phản ứng sẽ đạt giá trị cao nhất [1].

Điều này cũng cho thấy việc lựa chọn chất xúc tác là khá quan trọng cho phản ứng này.

Với các acetophenon (chứa nhóm thế hút điện tử mạnh nhƣ NO2, Cl, )có khả năng

phản ứng cao hơn các acetophenon mang nhóm thế đẩy điện tử mạnh. Xúc tác của

phản ứng là acid acetic băng, tạo môi trƣờng acid yếu. Phản ứng ngƣng tụ xảy ra tƣơng

đối dễ dàng với hiệu suất khá từ 49%-87% (Bảng 3.1). Trong quá trình tổng hợp, các

hợp chất mang nhóm thế NO2 mặc dù có độ tan kém trong dung môi nhƣng do khả

năng phản ứng cao nên phản ứng vẫn xảy ra với hiệu suất tƣơng đối tốt (80% với

Page 43

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Nguyễn Thị Thu Hường

trƣờng hợp nhóm thế p-NO2 ). Nhiều phản ứng xảy ra mạnh với hiệu suất trên 85%.

Đại đa số hiệu suất phản ứng nằm trong khoảng 50-87%. Bằng phƣơng pháp thực hiện

trong lò vi sóng thời gian của phản ứng đƣợc rút ngắn đáng kể. Từ 60-90 phút trong

phƣơng pháp đun hồi lƣu xuống chỉ còn 5-7 phút trong phƣơng pháp sử dụng lò vi

sóng. Đây là một trong nhƣng ƣu điểm lớn nhất của phƣơng pháp này. Ngoài ra sự có

mặt chỉ một lƣợng rất nhỏ của dung môi là một trong những điều kiện giúp phƣơng

pháp này có thể thực hiện đƣợc với lƣợng nhỏ chất phản ứng.

Trong quá trình thực hiện phản ứng theo phƣơng pháp sử dụng lò vi sóng, sản

phẩm nhận đƣợc có nhiều trƣờng hợp bị dầu, rất khó kết tinh trong ethanol hay hệ dung

môi khác. Sự dầu hóa này gây khó khăn trong quá trình kết tinh sản phẩm và tinh chế

sản phẩm để đƣợc chất tinh khiết. Trong luận văn này, chúng tôi đã dùng cách xử lý

sản phẩm dầu với nƣớc để thu sản phẩm. Kết tinh theo cách này cũng đã giúp chúng tôi

thu đƣợc sản phẩm có độ tinh khiết tƣơng đối cao.

Bảng 3.1 Các dẫn xuất acetophenon N-(2,3,4,6-tetra-O-β-D-galactopyranosyl)-

thiosemicarbazon được tổng hợp

Hiệu suất (%) Stt Nhóm thế Đn/c (oC)

1 212-213 83 3’-NO2-4’-Cl

2 169-170 80 4’-NO2

196-197 3 87 3’-NO2-4’-OCH3

4’-OH 4 157-158 45

H 5 217-218 50

6 156-157 57 4’- OCH3

7 218-219 49 4’- CH3

Page 44

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Nguyễn Thị Thu Hường

Tuy nhiên, một trong những bất lợi của phƣơng pháp tổng hợp trong lò vi sóng

có thể đƣợc nhận thấy là độ bền nhiệt của các chất tham gia hay sản phẩm phản ứng.

Với các chất kém bền nhiệt, chúng có thể bị phân hủy trong điều kiện nhiệt độ cao của

lò vi sóng. Mặt khác, các chất có nhiệt độ sôi thấp cũng nhƣ các chất có khả năng thăng

hoa đều khó có thể thực hiện trong lò vi sóng.

Các thiosemicarbazon tạo thành đƣợc kết tủa sơ bộ một từ ethanol 96 và đƣợc

kết tinh lại trong hỗn hợp dung môi toluen:ethanol tỉ lệ đƣợc thay đổi phù hợp với mỗi

trƣờng hợp chất cụ thể. Độ tinh khiết của sản phẩm thiosemicarbazon đã tinh chế đƣợc

kiểm tra bằng độ sắc nét của điểm chảy (Bảng 3.1) và bằng sắc kí bản mỏng. Hệ dung

môi đƣợc lựa chọn là toluen:etylbromideacetat với tỷ lệ 1:1 về thể tích; hiện màu bằng

hơi iot. Kết quả chạy sắc kí bản mỏng nhận đƣợc các vệt tròn và rõ nét cho thấy các

sản phẩm tổng hợp có độ tinh khiết cao.

Cấu trúc của các thiosemicarbazon đƣợc xác nhận bằng phƣơng pháp ghi phổ IR, phổ 1H NMR, 13C NMR kết hợp kĩ thuật phổ 2D NMR (HSQC, HMBC) và phổ

khối lƣợng ESI-MS [26-27].

Trên phổ IR của các hợp chất tổng hợp (Bảng 3.2) nhận thấy các băng sóng hấp thụ có bƣớc sóng 3498–3330 cm–1 đặc trƣng cho dao động hóa trị của liên kết N-H

thiosemicarbazon. Băng sóng hấp thụ có cƣờng độ mạnh, sắc tại bƣớc sóng 1750–1739 cm–1 đặc trƣng cho dao động hóa trị của liên kết C=O ester. Mặt khác, liên kết CH=N

của thiosemicarbazon cũng đƣợc nhận thấy với các băng sóng hấp thụ yếu cho dao dộng hóa trị tại bƣớc sóng 1623–1513 cm–1. Sự có mặt của liên kết C=S đƣợc đặc

trƣng bởi các băng sóng hấp thụ có cƣờng độ mạnh của dao dộng hóa trị trong vùng 1374–1222 cm–1. Ngoài ra còn thấy các băng sóng hấp thụ đặc trƣng cho dao động hóa trị của liên kết C–O–C ether ở vùng 1056–1040 cm–1. Sự có mặt của các nhóm thế

cũng nhận thấy nhƣ các băng sóng hấp thụ đặc trƣng cho dao động hóa trị của nhóm NO2 tại 1527, 1343 cm–1

Page 45

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Nguyễn Thị Thu Hường

Bảng 3.2 Dữ kiện phổ IR đặc trưng của các dẫn xuất acetophenon N-(2,3,4,6-tetra-

O-β-D-galactopyranosyl) thiosemicarbazon

Phổ hồng ngoại (cm–1) Stt R νC–O–C νN-H νCH=N νC=O νC=S νR

2939 3498 1623 1747 1222 1049 1 3’- NO2-4’-Ome

2958 3475 1603 1751 1227 1053 2 4’- OCH3

2966 3346 1513 1745 1251 1056 3 4’- CH3

1527; 4 3475 1586 1743 1228 1041 4’-NO2 1343

1521; 3348 1610 1739 1223 1045 5 3’- NO2-4’-Cl 1374

3339 1616 1750 1222 1040 H 6

3330 1603 1750 1374 1047 4’-OH 7

Trên phổ 1H NMR (Bảng 3.3) của các thiosemicarbazon tổng hợp đƣợc chia làm

bốn vùng tín hiệu cộng hƣởng đặc trƣng: Proton N-H xuất hiện hai tín hiệu cộng hƣởng

ở trƣờng thấp. Một tín hiệu singlet với δH 9,85–11,07 ppm đặc trƣng cho proton H3.

Tín hiệu cộng hƣởng còn lại xuất hiện ở trƣờng cao hơn với độ chuyển dịch hóa học δH

8,47–8,80 ppm, douplet, J ~ 9,00–10,50 Hz đặc trƣng cho proton H1 có tƣơng tác với

proton anome của hợp phần monosaccarid. Tín hiệu cộng hƣởng của proton thơm xuất

hiện với các pic cộng hƣởng có độ chuyển dịch hóa học δH 6,75-8,50 ppm. Các tƣơng

tác spin-spin của các proton thơm tính đƣợc trong mỗi trƣờng hợp cũng phù hợp với

các trƣờng hợp nhân phenyl có chứa nhóm thế với proton tƣơng tác octho J ~ 8,00 –

9,00 Hz.

Page 46

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Nguyễn Thị Thu Hường

Hình 3.2. Phổ IR của 4-methoxyacetophenon N-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-

galactopyranosyl)thiosemicarbazon

Hình 3.3. Phổ 1H NMR của 4-methoxyacetophenon N-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-

galactopyranosyl)thiosemicarbazon

Page 47

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Nguyễn Thị Thu Hường

Hình 3.4. Phổ 13C NMR của 4-methoxyacetophenon N-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-

galactopyranosyl)thiosemicarbazon

Hình 3.5. Phổ MS của 4-methoxyacetophenon N-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-

galactopyranosyl)thiosemicarbazon

Page 48

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Nguyễn Thị Thu Hường

Hình 3.6. Phổ COSY của 4-methoxyacetophenon N-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-

galactopyranosyl)thiosemicarbazon

Page 49

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Nguyễn Thị Thu Hường

Hình 3.7. Phổ HSQC của 4-methoxyacetophenon N-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-

galactopyranosyl)thiosemicarbazon

Hình 3.8. Phổ HMBC của 4-methoxyacetophenon N-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-

galactopyranosyl)thiosemicarbazon

Page 50

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Nguyễn Thị Thu Hường

Bảng 3.3 Dữ kiện phổ 1H NMR của các dẫn xuất acetophenon N-(2,3,4,6-tetra-O-β-D-

galactopyranosyl)thiosemicarbazon

4”-NO2 8.8 (d, 1H, J 9.0 Hz) 11.07 (s, 1H ) 8.2 ( d, 2H, J 9.0Hz) 8.22 (d, 2H, J9.0 Hz) - 5.85 (t, 1H, J 9.5 Hz) 5.43 -5.40(dd, 1H, J 4; 3,5Hz) 5.32 (d, 1H) 5.31- 5.24 (m. 1H) 4.34- 4.32 (t, 1H, J 10Hz) 4.08- 3.99 (m, 2H) 2.13- 1.93 ( s, 12H) 2.5 ( s, 3H)

4”-OCH3 8.5 (d, 1H, J 9.5Hz) 10.83 (s, 1H) 6.97 (d, 2H, J 9.0Hz) 7.78 (d, 2H, J 9.0Hz) - 5.58 (t, 1H, J 9.25Hz) 5.43-5.40 (dd, 1H, J 4; 3,5Hz ) 5.32 (d, 1H, J 3Hz) 5.24-5.20 (t, 1H, J 9,5; 10Hz) 4.32-4.30 (t, 1H, J 6,5Hz) 4.06-3.99 (m, 2H,) 2.4-1.97 ( s, 12H) 2.5 ( s, 3H) 3.81 (s, 3H, OCH3 )

4”-CH3 8.53 (d, 1H, J 10.5) 10.85 (s, 1H, ) 7.23 (d, 2H, J 8.0 Hz) 7.8 (d, 2H, J 8.0) - 5.85 (t, 1H, J 9.5 Hz) 5.43-5.40 (dd, 1H, J 4; 3,5Hz ) 5.32 (d, 1H) 5.24-5.20 (t, 1H, J 9,5; 10Hz) 4.33-4.30 (t, 1H, 7Hz) 4.06- 3.99 (m, 2H) 2.02- 1.99 (s, 12H) 2.38 (s, 3H) 2.5 (s, 3H)

3’’- NO2- 4’’-Cl 8.8 (d, 1H J 9.0) 11.03 (s, 1H) 8.5 (s. 1H), - 8.2 (d, 1H, J 8.0) - 7.8 (d, 1H, J 8.5 Hz) 5.8 (t, 1H, J 9.0 Hz ) 5.42- 5.39 (m, 1H) 5.32-5.20 (m, 1H) 4.33 (t, 1H, J 6.0) 4.3 (t, 1H, J 6.0) 4.07- 3.99 (m, 2H) 4.07- 3.99 (m, 2H) 2.5 ( s, 12H) 3.38 (s, 3H)

4”-OH 8.47 (d, 1H, J 9.0) 9.85 (s, 1H), 6.75 (d, 2H, J 8.5 Hz) - 6.75 (d, 2H, J 8.5 Hz) 7.76 (d, 2H, J 8.5 Hz) 7.76 (d, 2H, J 8.5 Hz) 5.84 (t, 1H, J 9.0), 5.43-5.40(dd, 1H, J 4; 3,5Hz ) 5.39-5.31 ( t, H, 1.5Hz) 5.23-5.19 (t, 1H, 9.5Hz) 4.32-4.29 ( t, 1H, 6.5 Hz) 4.06-3.39 (m, 2H) 4.06-3.39 (m, 2H) 2.5 (s, 12H) 3.37 (s. 3H)

3”-NO2 – 4’’ OCH3 8.67 (d, 1H, J 9.0 Hz) 10.93 (s, 1H ) 8.34 (s, 1H) - 7.38 (d, 1H, J 9.0 Hz) 8.19 (m, 1H, ) 5.81 (t, 1H, J 9.0) 5.42- 5.39 (m, 1H) 5.33-5.21 (m, 1H) 4.3 (t, 1H, J 6.5) 4.23 (t, 1H, J 6.5) 4.07-3.98 (m, 2H) 4.07-3.98 (m, 2H) 2.58 (s, 12H) 3.37 (s. 3H)

Proton H-1 H-3 H-2”-H6’’ H-3”-H-5” H-4” H-1’ H-2’ H-3’ H-4’ H-5’ H-6’a,b CH3CO CH3 proton khác H-1 H-3 H-2” H-4” H-6” H-3” H-5” H-1’ H-2’ H-3’ H-4’ H-5’ H-6’a H-6’b CH3CO CH3

Page 51

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Nguyễn Thị Thu Hường

10.74 (s, 1H, OH)

4,1 (s, 3H, OCH

)

H 8.58 (d, 1H J 9.0) 10.89 (s, 1H) 7.9 (d, 1H) 7.43 (t, 1H) 7.9 (d, 1H) 7.43 (t, 1H) 7.43 (t, 1H) 5.8 (t, 1H, J 8.5 Hz) 5.8 (t, 1H, J 8.5 Hz) 5.42 (t, 1H, J 9.5 Hz) 5.22 (t, 1H, J 9.0) 4.322 (s, 1H,) 4.032 (s, 1H) 4.322 (s, 1H,) 2.5-2.1 (s, 12H) 3.35 (s, 3H)

proton khác H-1 H-3 H-2” H-4” H-6” H-3” H-5” H-1’ H-2’ H-3’ H-4’ H-5’ H-6’a H-6’b CH3CO CH3 proton khác

Vùng tín hiệu cộng hƣởng của proton ở vòng galactose trong phổ 1H NMR xuất

hiện ở vùng trƣờng cao với độ chuyển dịch hóa học nằm trong vùng δH 4,0-5,8 ppm. Một

tín hiệu cộng hƣởng xuất hiện ở δH 5,42-5,8 ppm, triplet có cƣờng độ tích phân bằng 1H

đặc trƣng cho proton anome của hợp phần monosaccarid. Proton này tƣơng tác với proton

H-2 và một proton N-H với cùng hằng số tƣơng tác spin-spin J 9,0-9,5 Hz tạo nên tín

hiệu cộng hƣởng dạng triplet. Giá trị lớn của hằng số tƣơng tác spin-spin nhận đƣợc của

proton anome và proton H-2 của vòng monosaccarid cho thấy hai proton này nằm ở vị trí

trans-axial với nhau, và do đó phần monosaccarid galactose tồn tại ở đồng phân β. Các

tƣơng tác còn lại tính toán đƣợc phù hợp với cấu trúc của monosaccarid galactopyranose. Một vùng tín hiệu cộng hƣởng nữa quan sát đƣợc trên phổ 1H NMR của các

thiosemicarbazon nằm ở trƣờng cao δH 1,97-2,4 ppm, singlet, với giá trị cƣờng độ tích

phân tƣơng ứng với 12 proton cho thấy sự xuất hiện của bốn nhóm acetyl trong phân tử

hợp chất thiosemicarbazon. Ngoài ra, với mỗi chất mang nhóm thế khác nhau cũng xuất

Page 52

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Nguyễn Thị Thu Hường

hiện các tín hiệu cộng hƣởng cho thấy sự xuất hiện của các proton trong nhóm thế nhƣ:

OMe với tín hiệu cộng hƣởng singlet có cƣờng độ tích phân bằng 3, độ chuyển dịch hóa

học δH 3,81 ppm.

Phổ 13C NMR của các thiosemicarbazon cũng cho thấy xuất hiện các vùng pic

cộng hƣởng đặc trƣng nhƣ: tín hiệu của C=S, acetyl, vòng benzen và của hợp phần

monosaccarid. Tín hiệu cộng hƣởng xuất hiện ở vùng trƣờng thấp có δC 179,07 ppm đặc

trƣng cho nguyên tử C của thiosemicarbazone, tiếp đó là bốn tín hiệu cộng hƣởng ở δC

169,3-170,3 ppm cùng với bốn tín hiệu cộng hƣởng có độ chuyển dịch hóa học δC 20,3-

20,5 ppm cho thấy sự xuất hiện của bốn nhóm acetyl trong phân tử các hợp chất

thiosemicarbazon đã tổng hợp. Sáu tín hiệu cộng hƣởng tại δC 61, 67, 68, 70, 71, và 81

ppm đặc trƣng cho sáu nguyên tử cacbon của hợp phần galactose. Các tín hiệu cộng

hƣởng có δC 111-150 ppm đặc trƣng cho các nguyên tử cacbon trong nhân thơm.

Tiếp đó, để tiến hành xác định chính xác cấu trúc hóa học của các chất tổng hợp

chúng tôi tiến hành ghi phổ 2D NMR HMBC, HSQC. Chẳng hạn với hợp chất 4-

methoxyacetophenon N-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-galactopyranosyl) thiosemicarbazon,

trên phổ HMBC nhận thấy tín hiệu tƣơng tác giữa nguyên tử cacbon (C=S) δC 179,07 và

proton δH 5,87, t, J = 9,25 Hz cho phép gán đó là giá trị độ chuyển dịch hóa học của

proton H-1’, và qua HSQC nhận đƣợc tín hiệu cộng hƣởng C-1’ (δC 81,45). Trên HMBC

lại nhận thấy nguyên tử C-1’ có tƣơng tác với 2 proton khác đó là proton H-2’ (δH 5,43, t,

J = 3,50 Hz) và H-5’ (δH 4,30, t, J = 6,5 Hz), và qua HSQC tƣơng ứng nhận đƣợc C-2’

(δC 68,51) và C-5’ (δC 71,45). Tƣơng tự chúng tôi gán các giá trị độ chuyển dịch hóa học

C-3’ (δC 70,29; δH 5,43, dd, J = 4,0; 3,5 Hz), C-4’ (δC 67,49; δH 5,24, t, J = 6,5 Hz), và C-

6’ (δC 61,19; δH 4,06, m) của hợp phần monosaccarid.

Các tƣơng tác xa của cabon và proton trong phổ HMBC của hợp chất p-

metoxyacetophenon 2,3,4,6-tetra-O-acetyl-  -D-galactopyranosyl thiosemicacbazon

đƣợc mô tả nhƣ sau:

Page 53

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Nguyễn Thị Thu Hường

Bảng 3.4 Dữ kiện phổ 13C NMR của các dẫn xuất acetophenon N-(2,3,4,6-tetra-O-β-

D-galactopyranosyl)thiosemicarbazon

4”-OH 4”-OCH3 4’’- NO2 4’’- CH3

C=S 179.07 180.27 179.24 178.92

C=O

170.36-169.3 170.81-169.83 170.33-169.29 170.36-169.32

CH=N 149.95 148.50 150.06 159.10

C-1” 129.73 148.15 139.35 150.4

C-2” 128.32 147.81 139.35 128.39

C-6” 128.32 144.07 134.58 128.10

C-3” 113.72 131.77 128.93 115.12

C-5” 113.72 122.84 126.64 115.12

C-4” 160.58 116.26 81.43 159.10

C-1’ 81.45 82.17 71.44 81.45

C-5’ 71.45 72.06 70.27 71.45

C-3’

Page 54

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Nguyễn Thị Thu Hường

70.3 70.29 70.86 68.45 C-2’

68.48 68.51 69.02 67.47 C-4’

67.45 67.49 20.91 61.16 C-6’

61.19 61.19 39.5 CH3-CO

C khác 20.5, 20.3 20.50-20.30 20.81

55.26 14.43

- 3’’-NO2-4’’-Cl 3’’-NO2 H

4’’OCH3

179.35 179.45 C=S 179.8

C=O

170.34-169.31 170.39-169.38 170.48-169.38

CH=N 149.98 148.15 147.72

C-1” 137.36 137.45 139.67

C-2” 129.62 131.42 132.19

C-6” 129.62 131.28 129.91

C-3” 128.34 125.07 122.74

C-5” 126.71 123.02 113.92

C-4” 81.46 81.79 81.66

C-1’ 71.46 71.61 71.55

C-5’ 70.28 70.33 70.31

C-3’ 68.48 68.5 68.52

C-2’ 67.47 67.53 67.54

C-4’ 61.18 61.17 61.20

C-6’ 40.00 40.01 39.5

CH3-CO 20.4 20.5-20.3 20.5-20.3

C khác 57.08

Page 55

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Nguyễn Thị Thu Hường

Bảng 3.5 Dữ kiện phổ MS của các dẫn xuất acetophenon N-(2,3,4,6-tetra-O-β-D-

galactopyranosyl)thiosemicarbazon

R 4-NO2 4-CH3 4-OCH3 3NO2-4OCH3

M+● 567,03 538,57 576,34 597,39

568,55 537,55 553,58 598,55 Mtt (Da)

R 4-OH H 3-NO2-4-Cl

M+● 524,53 538 601,25/602,50

523,55 539,5 602,99/602,50 Mtt (Da)

3.5. HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA DẪN XUẤT (2,3,4,6-TETRA-O-ACETYL-β-D-

GALACTOPYRANOSYL)THIOCARBAZON CỦA ACETOPHENON THẾ

3.5.1. Khả năng bắt gốc tự do DPPH

a) Chuẩn bị mẫu.

Các dẫn xuất acetophenon N-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-galactopyranosyl)

thiosemicarbazon thế, và chất so sánh resveratrol đƣợc pha trong etanol thành các dung

dịch có nồng độ 0,5; 1,0; 2,0; 4,0; 8,0; và 12,0 mM. DPPH đƣợc pha trong ethanol thành

dung dịch có nồng độ 150 μM bằng cách hòa tan 5,9 mg DPPH trong 100 ml ethanol.

b) Phương pháp tiến hành

Trên đĩa ELISA 96 giếng, sử dụng micropipet thêm lần lƣợt 5 µL các dung dịch

mẫu thử, chất chuẩn (positive control) đã pha sẵn vào các giếng thử có chứa 195 µL dung

Page 56

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Nguyễn Thị Thu Hường

dịch DPPH 150 mM. Các giếng chứa mẫu DPPH đối chứng (negative control) đƣợc pha

bằng cách thêm 5µL ethanol trong 195 µL dung dịch DPPH 150 μM. Mẫu trắng (blank

sample) là các giếng chứa 200µL ethanol. Lắc nhẹ đĩa cho các dung dịch trộn đều vào nhau và đƣa vào buồng ủ ở 25oC trong vòng 30 phút. Tiến hành đo độ hấp thụ của các

dung dịch trong các giếng thu đƣợc tại bƣớc sóng 518 nm. Thí nghiệm đƣợc lặp lại ba lần

lấy giá trị trung bình và tính toán giá trị hiệu quả ức chế của các mẫu thử.

c) Kết quả và thảo luận

Tác dụng chống oxi hóa của các galactopyranosylthiosemicarbazon đƣợc khảo sát

dựa theo phƣơng pháp bắt giữ gốc tự do DPPH [31-33]. Phƣơng pháp này đƣợc phát triển

bởi Blois dựa vào tính bền vững của gốc tự do DPPH. Ở trạng thái gốc tự do, cặp electron

tự do trên nguyên tử N đƣợc giải tỏa bởi sự liên hợp toàn phân tử. Chính vì vậy, mà nó ít

bị dime hóa nhƣ các gốc tự do bình thƣờng và có thể tồn tại ở dạng đơn phân tử. Một đặc

điểm nữa đó là ở trạng thái gốc tự do, DPPH có màu tím, hấp thụ tử ngoại với băng sóng

cực đại trong dung dịch ethanol ở khoảng 518 nm. Khi có mặt chất có khả năng bắt gốc

tự do, DPPH sẽ chuyển sang dạng khử và màu tím sẽ nhạt dần, chuyển sang màu vàng

nhạt, độ hấp thụ thay đổi. Dựa trên sự khác biệt này ngƣời ta có thể tính lƣợng gốc tự do

DPPH bị chuyển sang dạng khử (bị bắt giữ) từ đó cho phép đánh giá giá trị chống oxi hóa

của chất thử. Các mẫu thử và chất chuẩn đƣợc pha sẵn và khảo sát ở sáu nồng độ khác

nhau: 12,5; 25; 50; 100; 200; và 300 µM. Giá trị hiệu quả bắt giữ gốc tự do (hiệu quả ức

chế) đƣợc tính theo công thức:

x 100

Hiệu quả ức chế (%) =

ADPPH - Amẫu ADPPH - Aetanol

Trong đó: ADPPH là giá trị độ hấp thụ của các giếng chỉ chứa dung dịch DPPH

Amẫu là giá trị độ hấp thụ của các giếng chứa mẫu, chất chuẩn

Aetanol là giá trị độ hấp thụ của các giếng chứa etanol (mẫu trắng)

Page 57

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Nguyễn Thị Thu Hường

Bảng 3.6. Giá trị hiệu quả bắt giữ 50% gốc tự do (EC50) của các dẫn xuất

galactosylthiosemicacbazon

R STT EC50 (g/ml)

1 >128 3-NO2-4Cl

2 >128 4-NO2

3 >128 3-NO2-4OCH3

4 >128 OH

5 >128 H

6 >128 CH3

Resveratrol 20.8

Từ giá trị hiệu quả ức chế nhận đƣợc, xây dựng đồ thị phụ thuộc giữa hiệu quả ức

chế và nồng độ chất thử, xử lý số liệu trên excel và phần mềm GraphPad Prism (version

5.0) để tính toán giá trị % gốc tự do bị bắt giữ theo nồng độ tác dụng hiệu quả 50%, EC50

(half maximal effective concentration), trong trƣờng hợp này là giá trị hiệu quả bắt giữ

50% gốc tự do DPPH, của mỗi mẫu thử (xem Bảng 3.9).

Kết quả nhận đƣợc cho thấy các hợp chất tổng hợp đều không thể hiện khả năng

bắt gốc tự do. Các giá trị EC50 tính đƣợc cao hơn so với chất so sánh resveratrol (có giá

trị là 20.08) cho thấy các chất này khả năng bắt giữ gốc tự do yếu và do đó khả năng làm

các chất chống oxi hóa kém.

3.5.2. Nghiên cứu QSAR theo phương pháp Hansch

Trong phần nghiên cứu này tôi sử dụng chƣơng trình Hyperchem và chƣơng trình

tính toán thống kê Correlation và Regression trong Excel để xử lý mối quan hệ giữa các

Page 58

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Nguyễn Thị Thu Hường

thông số không gian và thông số hóa lý với nồng độ cần thiết gây nên tốc độ của sự đáp

ứng sinh học. Và dựa vào các giá trị nhƣ phƣơng sai, hệ số tƣơng quan… để đánh giá và

đƣa ra phƣơng trình Hansh mô tả tốt nhất và phù hợp với các giá trị thực nghiệm. Để từ

đó ta có thể giải thích các số liệu thực nghiệm.

Sử dụng chƣơng trình Hyperchem để xây dựng 7 phân tử trên. Đồng thời để có

đƣợc các thông số hóa lý cũng nhƣ các thông số không gian nhận đƣợc từ chƣơng trình

này thì tiến hành tối ƣu các phân tử trên bằng phƣơng pháp AM1 để nhận đƣợc các giá trị

dùng cho tính toán, trong đó:

π : thông số ƣa dầu

μ (D) : momen lƣỡng cực của phân tử V (A03) : thể tích của phân tử S (A02) : diện tích của phân tử α (A03): độ khả phân cực của phân tử

qO : điện tích trên nguyên tử O

qC-O: điện tích của C ở nhóm hydroxyl (của phân tử gốc)

qC(thế R) : điện tích của nguyên tử C của vòng benzen tại vị trí thế nhóm R

EH (kcal/mol) : năng lƣợng hydrat hóa

EHOMO (eV) : năng lƣợng orbital phân tử bị chiếm cao nhất

ELUMO (eV) : năng lƣợng orbital phân tử trống thấp nhất

Các thông số nhận đƣợc từ việc tối ƣu hóa các phân tử trong chƣơng trình

Hyperchem đƣợc đƣa ra ở bảng sau:

Page 59

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Nguyễn Thị Thu Hường

Bảng 3.7 Các thông số hóa lý và thông số không gian

R H 4Me 4OH 3NO2- 3NO2- 4NO2 4OCH3

4Cl 4OCH3

logP 0.90 0.60 0.65 1.41 1.92 0.65 1.93

51.90 56.22 54.38 53.11 53.10 54.38 55.04 Α

-14.98 -17.92 -16.65 -13.74 -7.46 -16.65 -12.77 EH

728.33 828.65 787.27 785.19 788.54 787.27 826.58 S

1422.4 1561.74 1499.25 1475.51 1483.35 1499.25 1533.65 V

-0.189 -0.906 -0.905 -1.211 -0.274 -0.165 -0.299 ELUMO

-8.267 -8.545 -8.543 -8.654 -8.321 -8.254 -8.350 EHOMO

7.205 9.341 9.319 10.69 6.212 6.366 6.02 µ

- -199935 -181569 -166003 -180778 -169802 E -

16980 199935

-0.117 -0.055 -0.055 -0.133 -0.133 -0.163 -0.083 QC2

-0.137 -0.148 -0.148 -0.073 -0.139 -0.086 -0.164 QC3

-0.122 0.120 0.120 -0.128 -0.059 0.087 0.089 QC4

Phƣơng trình Hansh thể hiện mối quan hệ giữa thông số hóa lý và log P

logP = 4.221 + 0.129 EH + 6.69E-06 E r2=0.793 r=0.89 S=0.33

Nhóm thế gắn ở nguyên tử C của vòng benzen có ảnh hƣởng tới hoạt tính sinh

học. Tuy nhiên tác dụng kháng khuẩn của hợp chất khảo sát tác dụng là rất yếu.

Page 60

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Nguyễn Thị Thu Hường

KẾT LUẬN

1. Đã tổng hợp đƣợc N-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-galactopyranosyl)-

thiosemicarbazid bằng phản ứng của 2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-galactopyranosyl

isothiocyanat với hydrazin hydrat.

2. Đã tổng hợp đƣợc 7 hợp chất N-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-

galactopyranosyl)thiosemicarbazon acetophenon thế bằng phản ứng ngƣng tụ của N-

(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-galactopyranosyl)-thiosemicarbazid với các acetophenon thế

trong sự có mặt của xúc tác acid acetic băng trong dung môi ethanol 96% theo phƣơng

pháp hồi lƣu trong lò vi sóng.

3. Cấu trúc phân tử đƣợc xác định bằng phổ IR, phổ 1H NMR, 13C NMR, kết hợp

kĩ thuật phổ 2D NMR (HSQC, HMBC) và phổ khối lƣợng ESI-MS.

4. Đã thăm dò hoạt tính bắt gốc tự do DPPH của các N-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-

D-galactopyranosyl)thiosemicarbazon của accetophenon thế. Kết quả cho thấy đối với

hoạt tính bắt gốc tự do DPPH của các hợp chất N-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-

galactopyranosyl) thể hiện rất yếu.

Page 61

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Nguyễn Thị Thu Hường

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tiếng Việt

1. Đặng Nhƣ Tại (1998), Cơ sở hoá học lập thể, NXB Giáo Dục, Hà Nội, tr.24.

2. Nguyễn Đình Thành (2007), Thiết kế phân tử - mối liên quan giữa cấu trúc và tính

chất phân tử, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội, tr. 233.

Tiếng Anh

3. Weng C. C., Micklewright R., Barrett D. A. (1995), “Porous graphitic carbon for the

chromatographic separation of O-tetraacetyl-β-D-glucopyranosyl isothiocyanate-

derivatised amino acid enantiomers”, Journal of Chromatography A, Vol. 697(1-2),

pp.213-217.

4. Lobell M., Schneider M. P. (1993), “2’,3’,4’,6’-Tetra-O-benzoyl-β-D-glucopyranosyl

isothiocyanate: An efficient reagent for the detherrmination of enantiomeric purities of

amino acids, β-adrenergic blockers and alkyloxiranes by high-performance liquid

chromatography using standard reversed-phase columns”, Journal of Chromatography A,

Vol.633(1-2), pp.287-294.

5. Ahnoff M., Balmér K., Lindman Y. (1992), “By-products in the derivatization of

amines with the chiral reagent 2’,3’,4’,6’-tetra-O-acertyl-β-D-glucopyranosyl

isothiocyanate and their elimination”, Journal of Chromatography A, Vol.592(1-2),

pp.323-329.

6. Witczak Z.J. (1984), “Monosaccharide Isothiocyanates: Synthesis, Chemistry, and

Preparative Applications” in “Advances in Carbohydrate Chemistry and Biochemistry”,

Vol. 44, pp. 91 – 145.

7. Erve, J. C. L.; Amarnath, V.; Graham, D. G.; Sills, R. C.; Morgan, A. L.; Valentine,

Page 62

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Nguyễn Thị Thu Hường

W. M. (1998), “Carbon Disulfide and N,N-Diethyldithiocarbamate Generate Thiourea

Cross-Links on Erythrocyte Spectrin in Vivo”, Chem. Res. Toxicol.; 11(5), pp. 544-549.

8. Fuent J., Moreda W., Oriz C. (1992), “Partially Protected D-Gluco-pyranosyl

Isothiocyanates, Synthesis and Transformations into Thiourea and Hetherrocyclic

Derivatives”, Tetrahedron, Vol. 48 (31), pp. 6413-6424.

9. Gasteiger J. (Ed.), (2003), Handbook of Chemoinformatics, Vol. 4, Wiley-VCH Press,

p.1230.

10. Fuentes J., Molina J. L., Pradera M. A. (1998), “Reactions of per-O-acetylglucosyl

isothiocyanate with carbon bases. A new method for the stereocontrolled syntheses of

nucleosides and glucosylaminothiophenes”, Tetrahedron: Asymmetry, Vol. 9(14),

pp.2517-2532.

11. Fuentes J., Molina J. L., Olano D., Pradera M. A. (1996), “Stereoselective synthesis

of nucleoside analogues of chiral imidazolidines from sugar isothiocyanates”,

Tetrahedron: Asymmetry, Vol.7(1), pp. 203-218.

12. Molina J. L., Fernández G., Mellet C. O., Pérez V. M. D., Blanco J. J., Fuentes J.

(1996), “Conformational energetics of sugar thioureas and synthesis of glycosyl

thioureido sugars”, Tetrahedron, Vol. 52(40), pp. 12947-12970.

13. Kabalka G.W., Mereddy A.R. (2006), “Microwave promoted synthesis of

functionalized 2-aminothiazoles”, Tetrahedron Letters, Vol. 47(29), pp. 5171-5172.

14. Aoyama T., Murata S., Nagata Y., Takido T., Kodomari M. (2005), “One-pot

synthesis of N-allylthioureas using supported reagents”, Tetrahedron Letters, Vol.

46(29), pp. 4875-4878.

15. Arguello, J. E.; Schmidt, L. C.; Penenory, A. B. (2003), “"One-Pot" Two-Step

Synthesis of Aryl Sulfur Compounds by Photoinduced Reactions of Thiourea Anion with

Aryl Halides”, Org. Lett., Vol.5(22), pp. 4133-4136.

Page 63

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Nguyễn Thị Thu Hường

16. Dong Y.Y., Venkatachalam T.K., Narla R.K.R.K., Trieu V.N.V.N., Sudbeck

E.A.E.A., Uckun F.M.F.M. (2000), “Antioxidant function of phenethyl-5-bromo-pyridyl

thiourea compounds with potent anti-HIV activity”, Bioorg. Med. Chem. Lett., Vol.

10(1), pp. 87-90.

17. Dolman, S. J., Gosselin, F., O'Shea, P. D., Davies, I. W. (2006), “Superior Reactivity

of Thiosemicarbazides in the Synthesis of 2-Amino-1,3,4-oxadiazoles”, J. Org. Chem,

71(25), pp. 9548-9551.

18. Güniz Küçükgüzel, Ayla Kocatepe, Erick De Clercq, Fikretin Şahin, Medine Güllüce

(2006), “Synthesis and biological activity of 4-thiazolidinones, thiosemicarbazides

derived from diflunisal hydrazide”, European Journal of Medicinal Chemistry, 41, pp.

353-359.

19. Mei-Hsiu Shih and Fang-Ying Ke (2004), “Syntheses and evaluation of antioxidant of

sydnonyl substituted thiazolidinone and thiazoline derivatives”, Bioorganic & Medicinal

Chemistry Letters, 12, pp. 4633-4643.

20. Samir Ghosh, Anup Kumar Misra, Gitika Bhatia, M. M. Khan, A.K. Khanna (2009),

“Syntheses and evaluation of glucosyl aryl thiosemicarbazide and glucosyl

thiosemicarbazone derivatives as antioxidant and anti-dyslipidemic agents”, Bioorganic

& Medicinal Chemistry Letters, 19, pp. 386-389.

21. Yu Xin Li, Su Hua Wang, Zheng Ming Li, Na Su and Wei Guang Zhao (2006),

“Synthesis of novel 2-phenylsunfonylhydrazono-3-(2’,3’,4’,6’-tetra-O-acetyl-β-D-

glucopyranosyl)thiazolidine-4-ones from thiosemicarbazide precursors”, Carbohydrate

Research, 341, pp. 2867-2870.

22. Yu Xin LI, Zheng Ming LI, Wei Guang ZHAO, Wen Li DONG, Su Hua WANG

(2006), “Synthesis of novel 1-Arylsunfonyl-4-(1’-N-2’,3’,4,6’-tetra-O-acetyl--D-

glucopyranosyl)thiosemicarbazides”, Chinese Chemistry Letter, 17(2), pp. 153-155.

Page 64

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Nguyễn Thị Thu Hường

23. Fathalla, W.; Pazdera, P. (2008), “Synthesis of new 1-substituted 4-(2-

phenylquinazolin-4-yl)-and 4-(2-phenylquinazolin-4-ylidene) thiosemicarbazides”,

Chemistry of Hetherrocyclic Compounds (New York, NY, United States), 44(11), pp.

1374-1378.

24. Gopalakrishnan, M.; Sureshkumar, P.; Thanusu, J.; Kanagarajan, V. (2008), “Unusual

formation of N-hydroxy-3,3-dimethyl-2,6-diarylpiperidin-4-one and its

thiosemicarbazide derivative-synthesis and antimicrobial activity”, Journal of the

Korean Chemical Society, 52(5), pp. 503-510.

25. Tomchin, A. B.; Pastushenkov, L. V.; Pastushenkov, A. L.; Lin'kov, V. I.; Belicheva,

E. G.; Ivanov, V. E. (2008), “Thiourea and Thiosemicarbazide Derivatives Structure,

Reactions, and Pharmacological Activity. 10. Synthesis and Pharmacological and

Pharmacokinetic Properties of the New Antihypoxic and Antisurditant Agent

Tompasline”, Pharmaceutical Chemistry Journal, 42(5), pp. 245-254.

26. E. Pretsch, P. Buhlmann, C. Affolter (2000), Structure Detherrmination of Organic

Compounds, Tables of Spectral Data, Springer - Verlag, Berlin Heidelberg

27. Donald L. Pavia, Gary M. Lampman, George S. Kriz, James A. Vyvyan (2008), Introduction to Spectroscopy, 4th edition, Brooks Cole, Thomson Learning.

28. Bal T.R., B. Anand, P. Yogeeswari, D. Sriram (2005), “Synthesis and evaluation of

anti-HIV activity of isatin beta-thiosemicarbazone derivatives”, Bioorg. Med. Chem.

Lett., 15(20), pp. 4451-4455.

29. Genova P., T. Varadinova, A.I. Matesanz, D. Marinova, P. Souza (2004), “Toxic

effects of bis(thiosemicarbazone) compounds and its palladium(II) complexes on herpes

simplex virus growth”, Toxicol. App. Pharmacol., 197(2), pp. 107-112.

Page 65

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Nguyễn Thị Thu Hường

30. Kizicikli I., Y.D. Kurt, B. Akkurt, A.Y. Genel, S. Birteksoz, G. Otuk, B. Ulkuseven (2007), “Antimicrobial activity of a series of thiosemicarbazones and their Zn(II) and Pd(II)

complexes”, Folia microbol., 52(1), pp. 15-25.

31. Molyneux, Philip. (2004), “The use of the stable free radical

diphenylpicrylhydrazyl ( DPPH ) for estimating antioxidant activity”, Songklanakarin

Journal of Science and Technology, 26(2), pp. 211-219.

32. Lee, Hyun Jung; Seo, Jai Woong; Lee, Bong Ho; Chung, Kyoo-Hyun; Chi, Dae Yoon

(2004), “Syntheses and radical scavenging activities of resveratrol derivatives”,

Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters, 14(2), pp. 463-466.

33. Z. Rehacova, V. Koleckar, F. Cervenka and l. Jahodar, L. Saso, L. Opletal, D. Jun

and K. Kuca (2008), “DPPH Radical Scavenging Activity of Several Naturally Occurring

Coumarins and Their Synthesized Analogs Measured by SIA Method”, Toxicology

Mechanisms and Methods, 18, pp. 413-418. (27)

34. Vogel Arthur (1989), A Text-Book of Practical Organic Chemistry, 5th edition,

London, 1545 pp. (21)

35. Kureshy, Rukhsana I.; Ahmad, Irshad; Pathak, Kavita; Khan, N. H.; Abdi, Sayed H.

R.; Bajaj, H. C.; Suresh, Eringathodi (2009), “Solvent-Free microwave synthesis of

aryloxypropanolamines by ring opening of aryloxy epoxides”, Research Letters in

Organic Chemistry, Vol 2009.

36. Chichetti, Stephanie M.; Ahearn, Sean P.; Adams, Bruce; Rivkin, Alexey. (2007),

“Solvent-free microwave synthesis of novel 6-hydroxypyrimidin-4(1H)-one

derivatives using arylmalonates”, Tetrahedron Letters, 48(46), pp. 8250-8252.

37. W. Tan, B.-X. Zhao, L. Sha, et al. (2006), “Microwave-assisted ring opening of

epoxides in solvent-free conditions,” Synthetic Communications, vol. 36, no. 10, pp.

1353–1359.

Page 66

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Nguyễn Thị Thu Hường

PHỤ LỤC