Nghiên cứu tổng hợp các thiosemicarbazon từ một số hợp chất carbonyl thiên nhiên

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:7

Thêm vào BST

Báo xấu

7
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nghiên cứu tổng hợp các hợp chất thiosemicacbazon từ một số hợp chất cacbonyl thiên nhiên. Cấu trúc của các sản phẩm được xác nhận bằng các phương pháp quang phổ hiện đại (IR, NMR, MS). Các tín hiệu cộng hưởng từ trong phổ NMR cho thấy mối quan hệ giữa các đặc điểm cấu trúc và vị trí của các tín hiệu cộng hưởng.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu tổng hợp các thiosemicarbazon từ một số hợp chất carbonyl thiên nhiên

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP CÁC THIOSEMICARBAZON TỪ MỘT SỐ HỢP CHẤT CARBONYL THIÊN NHIÊN Hoàng Thị Kim Vân1*, Trần Thị Hằng1, Nguyễn Thị Minh Hải1, Nguyễn Thị Thanh Huyền1, Nguyễn Đình Thành2 1 Khoa Công nghệ Hóa học và Môi trường, Trường Đại học Công nghiệp Việt Trì 2 Khoa Hoá học, Trường ĐH Khoa học Tự nhiên (ĐHQG Hà Nội) *Email: hoangvan8868@gmail.com Tóm tắt Nghiên cứu tổng hợp các hợp chất thiosemicacbazon từ một số hợp chất cacbonyl thiên nhiên. Cấu trúc của các sản phẩm được xác nhận bằng các phương pháp quang phổ hiện đại ( IR, NMR,MS ). Các tín hiệu cộng hưởng từ trong phổ NMR cho thấy mối quan hệ giữa các đặc điểm cấu trúc và vị trí của các tín hiệu cộng hưởng. Cấu hình của các thiosemicacbazon này, β –anome, được xác nhận dựa trên hằng số ghép nối J = 9,5 -8,5Hz giữa các proton của NH-4 của liên kết thiosemicacbazon và proton H-1 của phần đường. Từ khóa: camphor, cinnamaldehyt, methon, thiosemicacbazon STUDY ON SYNTHESIS OF THIOSEMICARBAZONES FROM NATURAL CARBONYL COMPOUNDS Abstract Some N-(tetra-O-acetyl--D-glycopyranosyl)thiosemicarbazones of some carbonyl compounds of natural origin have been synthesized. The structure of the products obtained is confirmed by modern spectroscopic methods (IR, NMR and MS). The magnetic resonance signals in its NMR spectra showed the relationship between the structural features and positions of the resonance signals. Configuration of these thiosemicarbazones, -anomers, was confirmed based on coupling constant J = 9.5–8.5 Hz between the protons of the NH-4 of thiosemicarbazones link and proton H-1 of the sugar component. Keywords: camphor, cinnamaldehyde, methone, thiosemicarbazones 1. GIỚI THIỆU Ngày nay, việc tổng hợp các hợp chất thiosemicarbazon đã rất được quan tâm do có nhiều hoạt tính sinh học đa dạng, như khả năng kháng khuẩn, kháng nấm, kháng vi rút, chống ung thư, chống sốt rét. Ngoài ra các hợp chất thiosemicarbazon còn có khă năng ức chế ăn mòn và chống gỉ sét [1]. Bên cạnh đó, các hợp chất thiosemicarbazon còn được dùng như phối tử tạo phức với nhiều kim loại. Các dẫn xuất của monosaccaride cũng có nhiều hoạt tính sinh học đáng chú ý, đặc biệt khi trong phân tử của chúng có hệ liên hợp. Các dẫn xuất của carbohydrate là các hợp chất quan trọng có mặt trong nhiều phân tử sinh học như acid nucleic, coenzym, trong thành phần cấu tạo của một số virus, một số 56
vitamin nhóm B [3]. Các hợp chất carbonyl trong thiên nhiên là nguồn hương liệu quí, có nhiều hoạt tính sinh học đáng chú ý như kháng khuẩn, kháng nấm, diệt côn trùng, chống ung thư [4]. Các phương pháp đun nóng truyền thống đã được sử dụng trong tổng hợp hữu cơ. Gần đây, các phương pháp tổng hợp hữu cơ bằng cách đun nóng nhờ lò vi sóng đã được phát triển. Phản ứng được tiến hành trong thời gian ngắn hơn và sử dụng ít dung môi hơn hoặc không sử dụng dung môi [5]. Nhằm góp phần vào việc nghiên cứu trong lĩnh vực hoá học của các monosaccaride, trong bài báo này, chúng tôi báo cáo một số nghiên cứu tổng hợp các thiosemicarbazon có chứa đồng thời hợp phần monosaccaride và một vài hợp chất carbonyl thiên nhiên. 2. THỰC NGHIỆM Điểm nóng chảy được đo bằng phương pháp đo mao quản trên máy đo điểm nóng chảy STUART SMP3 (BIBBY STERILIN - Anh). Phổ hồng ngoại được ghi trên máy phổ FTIR Magna 760 (NICOLET, Mỹ) tại Viện Hoá học (Trung tâm khoa học công nghệ Quốc gia) ép viên với bột KBr. Phổ 1H NMR và 13C NMR được ghi trên máy phổ AVANCE Spectrometer (BRUKER, Đức) ở tần số 500 MHz và 125 MHz tương ứng, dung môi DMSO-d6, chất chuẩn nội TMS, sắc kí bản mỏng được tiến hành trên bản mỏng silica gel, hệ dung môi n-hexan : ethyl acetat (1:2 v/v). Các hợp chất carbonyl thiên nhiên được sử dụng trong bài báo, camphor, menthone và cinamaldehyd, được tinh chế trước khi sử dụng. Các hợp chất N-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl--D-glucopyranosyl) thiosemicarbazide và N-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl--D-galactopyranosyl) thiosemicarbazide được tổng hợp theo phương pháp được nêu trong tài liệu tham khảo [5]. 2.1. Tổng hợp các N-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl--D-glucopyranosyl) thiosemicacbazon của một số hợp chất carbonyl thiên nhiên Cho vào bình cầu dung tích 100 ml hỗn hợp gồm 2 mmol (0,842 g) hợp chất N- (2,3,4,6-tetra-O-acetyl--D-glucopyranosyl)thiosemicarbazide, 2 mmol hợp chất carbonyl tương ứng và 9 ml ethanol 99,9%, lắc kỹ. Thêm vào đó vài giọt acid acetic băng. Tiến hành chiếu xạ trong lò vi sóng trong 8 phút, công suất chiếu xạ 800 W. Sau đó, chuyển sản phẩm ra cốc. Để bay hơi dung môi ở nhiệt độ phòng, thu được sản phẩm dạng dầu, đánh nước nhiều lần. Đem lọc sản phẩm bằng phễu Büchner. Kết tinh lại sản phẩm bằng ethanol 96%. Thu được sản phẩm màu vàng nhạt. Các hợp chất nhận được được liệt kê trong Bảng 1. 2.2. Tổng hợp các N-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl--D-galactopyranosyl) thiosemicacbazon của một số hợp chất carbonyl thiên nhiên 57
Các thiosemicarbazon của các hợp chất carbonyl thiên nhiên loại này được tổng hợp tương tự theo qui trình phản ứng được nêu ở Phần 1 ở trên. Các hợp chất nhận được được liệt kê trong Bảng 1. 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Phản ứng tổng hợp các hợp chất N-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl--D-glucopyranosyl)- thiosemicarbazon của các aldehyd hoặc keton thiên nhiên được thực hiện trong dung môi ethanol 99,9% và dùng acid acetic băng làm xúc tác. Quá trình tổng hợp xảy ra theo Sơ đồ 1. Kết quả tổng hợp các thiosemicarbazon được dẫn ra trong Bảng 1. Cấu trúc của các thiosemicarbazon được xác nhận bằng các phương pháp phổ hiện đại như IR, NMR và MS. Các số liệu phổ trên được dẫn ra trong các Bảng 3.2 (đối với phổ IR), 3.3 (đối với phổ 1H NMR), 3.4 (đối với phổ 13C NMR), các phổ đồ được dẫn ra chi tiết trong phần Phụ lục. Trong phổ hồng ngoại của hợp chất này xuất hiện băng sóng đặc trưng cho các nhóm chức có mặt trong phân tử các thiosemicarbazon này, chẳng hạn, đối với thiosemicarbzon của cinnamaldeyd có các băng sóng ở vùng 3329 cm‒1 và 3194 cm‒1 xuất hiện đặc trưng cho dao động hóa trị của nhóm NH2 và NH ở nhóm liên kết thiosemicarbazide –NH– C(=S)–NH–NH2, băng sóng hấp thụ ở 1633 cm‒1 đặc trưng cho dao động biến dạng của nhóm NH2 trong nhóm liên kết này. Băng sóng hấp thụ đặc trưng cho dao động hóa trị của nhóm C=O (ester) ở 1745 cm‒1, đồng thời băng sóng hấp thụ mạnh ở 1226 cm‒1 và ở 1040 cm‒1 đặc trưng cho dao động hóa trị và biến dạng của nhóm liên kết C–O–C (ester). Băng sóng hấp thụ có cường độ trung bình nằm trong vùng từ 1110-1060 cm–1 tương ứng, đặc trưng cho dao động hóa trị của nhóm C=S. Các dữ kiện ở phổ hồng ngoại ở Bảng 1 đã bước đầu chứng tỏ rằng phản ứng tổng hợp (2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D- glucopyranosyl)thiosemicarbazide đã thành công. Cấu trúc của các hợp chất này tiếp tục được khẳng định bằng phổ NMR và MS (các Bảng 2, 3 và 4). OAc AcO O CH3COOH AcO NH C NH NH2 + R CH O H OAc S OAc AcO O AcO NH C NH N CH R H OAc S Sơ đồ 1. Con đường tổng hợp các hợp chất N- (2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D- galactopyranosyl)-thiosemicarbazon (R-CH=O là aldehyd hoặc keton thiên nhiên: camphor, cinamaldehyd, menthone). Trên phổ 1H NMR và 13 C NMR của các hợp chất N-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl--D- glycopyranosyl)thiosemicarbazon đều xuất hiện các tín hiệu đặc trưng cho các proton và carbon có mặt trong phân tử. Chẳng hạn, phổ 1H NMR của cinamaldehyd N-(2,3,4,6- tetra-O-acetyl--glucopyranosyl)thiosemicarbazon cho thấy proton trong các nhóm NH- 58
2 và NH-4 có tín hiệu cộng hưởng ở  = 11,89 ppm (singlet) và  = 8,55 ppm (ở dạng doublet). Proton của nhóm azomethin -CH=N- có độ chuyển dịch hóa học ở  = 7,93 ppm (ở dạng doublet). Proton trong nhóm -CH3 ở các nhóm acetyl có độ chuyển dịch hóa học nằm trong vùng  = 2,00-1,93 ppm. Các proton của hợp phần monosaccaride bao gồm các tín hiệu nằm trong vùng từ  = 5,97 ppm đến  = 3,98 ppm. Các proton ở C-1’ và C-2’ trong vòng có hằng số ghép cặp 3J = 9,25-9,00 Hz, tương ứng với tương tác H- H theo kiểu trans, do vậy nhóm liên kết thiosemicarbazide nằm ở vị trí equatorial, tức là cinamaldehyd N-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl--D-glucopyranosyl)-thiosemicarbazon đều có cấu hình anomer β. Bảng 1. Kết quả tổng hợp và phổ IR của hợp chất N-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D- glycopyranosyl) thiosemicarbazon Hợp chất Hiệu Phổ IR, cm–1 carbonyl thiên Đnc, °C suất, C=O NH CH=N COC ester C=S C=C nhiên % ester N-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-glucopyranosyl)thiosemicarbazon Cinamaldehyd 160-161 80 3169 1748 1625 1218, 1042 1120 1548 Menthone 100-101 78 3348 1756 1630 1223, 1041 1100 Camphor 155-156 55 3327 1748 1620 1226, 1037 1080 N-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-galactopyranosyl)thiosemicarbazon Cinamaldehyd 115-116 80 3263 1748 1629 1226,1046 1120 1530 Menthone 114-115 78 3333 1753 1639 1226,1039 1100 Bảng 2. Phổ 1H NMR của tetra-O-acetyl--D-glycopyranosyl)thiosemicarbazon [ (ppm), độ bội, J (Hz)] Camphor Cinnamaldehyde thiosemicarbazon Menthone thiosemicarbazon Proton thiosemicarbazon 1 2 3 4 5 NH-2 11.89(s,1H) 11.94(s,1H) 10.85(s,1H) 10.86(s,1H) 10.50(s,1H) NH-4 8.55(d,1H,J9.0) 8.33(d,1H,J9.50) 8.07(d,1H,J9.5) 8.07(d,1H,J9.50) 8.17(d,1H,J9.0) CH=N 7.93(d,1H,J9.0) 7.94(d,1H,J9.00) - - - CHa 6.90(dd,1H,J16.0) 6.94(dd,1H,J16.0) - - - CHb 7.07(d,1H,J9.5,16.0) 7.07(d,1H,J16.0) - - - H-1’ 5.97(t,1H,J9.0) 5.92(t,1H,J9.50) 5.84(t,1H,J8.75) 5.84(t,1H,J9.25) 5.80(t,1H,J9.25) H-2’ 5.22(t,1H,J9.25) 5.20(t,1H,J9.50) 5.04(t,1H,J9.5) 5.04(t,1H,J9.50) 5.11(t,1H,J9.25) H-3’ 5.40(t,1H,J9.5) 5.39(dd,1H,J3.25) 5.42(t,1H,J9.25) 5.42(t,1H,J9.50) 5.42(t,1H,J9.5) H-4’ 4.95(t,1H,J9.5) 5.19(d,1H,J3.00) 4.94(t,1H,J9.75) 4.95(t,1H,J9.50) 4.96(m,1H) H-5’ 4.06(ddd,1H,J2.0,4. 4.04-4.03(m,2H) 4.04-4,03(m,1H) 4.07-4.02(m,1H) 4.34(d,1H,J9.25) 5,9.5) H-6’a 4.19(dd,1H,J4.5, 4.32-4.34(m,1H) 4.16(dd,1H, 4.16(dd,1H,J5.00, 4.20(dd,1H,J4.5, 12.5) J4.75,12.5) 12.50) 12.75) H-6’b 3.98(d,1H,J11.5) 4.04-4.03(m,2H) 3.98(d,1H,J2.0, 3.98(dd,1H,J2.00, 4.01(d,1H,J2.5,12 12.5) 12.25) .25) 59
Camphor Cinnamaldehyde thiosemicarbazon Menthone thiosemicarbazon Proton thiosemicarbazon 1 2 3 4 5 H-2” 7.57(d,2H,J7.5) 7.59(d,2H,J7.50) (A)3,37-0,86(m, 16H) (B) 2,92-0,86(16H) (C)1,05-0,67 (m,16H) H-3” 7.40(t,2H,J7.25) 7.40(d,2H,J7.50) 2,23-2,19(m, 1H) 2,23-2,19(m, 1H) 0,81(s,1H) H-4” 7.33(t,1H,J7.5) 7.33(t,1H,J7.25) 1,78-1,76(m, 1H) 1,78-1,76(m, 1H) 0,76(s,2H) 1,67-1,63(m, 1H) 1,67-1,63(m, 1H) 1,00(s,3H) H-5” 7.40(t,2H,J7.25) 7.40(d,2H,J7.50) 1,18-1,14(m, 4H) 1,18-1,14(m, 4H) 0,89(s, 6H) H-6” 7.57(d,2H,J7.5) 7.59(d,2H,J7.50) 0,94-0,86(m, 9H) 0,94-0,86(m, 9H) 0,71-0,67(m,4H) CH3CO 2.00-1.93(s,12H) 2.14-1.94(s,12H) 1.99-1.92 1.95-1.90(s,12H) 2.01-1.95 Ghi chú: (A), (B), (C): tín hiệu proton ở methone và camphor, tương ứng. Phổ 13C NMR của cinamaldehyd N-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-glucopyranosyl)- thiosemicarbazon được minh họa trên bảng 3. Bảng 3. Phổ 13C NMR của các N-(tetra-O-acetyl--D-glycopyranosyl) thiosemicarbazon Cinnamaldehyde Camphor 13 Menthone thiosemicarbazon C thiosemicarbazon thiosemicarbazon 1 2 3 4 5 C=S 177.9 177.9 179.1 179.1 178.6 COCH3 170.0-169.3 170.0-169.3 170.0-169.3 170.0-169.3 170.0-169.3 C-1’ 81.3 81.3 80.8 80.8 81.0 C-2’ 70.8 70.8 70.5 70.5 70.4 C-3’ 72.7 72.7 72.3 72.3 72.3 C-4’ 67.9 67.9 68.2 68.2 68.2 C-5’ 72.3 72.3 72.1 72.1 72.1 C-6’ 61.8 61.8 61.8 61.8 61.7 CHa 124.7 124.7 - - - CHb 135.7 135.7 - - - C-1” 140.0 140.0 160.3 160.3 168.7 C-2” 129.0 129.0 50.2 50.2 52.7 C-3” 128.9 128.9 27.8 27.8 34.8 C-4” 127.0 127.0 32.5 32.5 32.1 C-5” 128.9 128.9 33.4 33.4 47.3 C-6” 129.0 129.0 35.4 35.4 47.6 CH3CO 20.5-20.3 20.5-20.3 20.5-20.2 20.5-20.2 20.5-20.2 -CH=N- 146.0 146.0 - - - CH(CH3)2 - - 26.3; 21.7; 19.0 25.8; 21.7; 19.0 26.7; 18.9; 10.8 CH3 - - 21.2 21.2 18.4 Phổ khối ESI-MS của các hợp chất thiosemicarbazon được minh họa trên bảng 4. 60
Bảng 4. Kết quả phổ ESI-MS của các hợp chất N-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl--D- glycopyranosyl) thiosemicarbazon [M-H]+ [M+3H]+ Aldehyd hoặc keton M (tính toán) [M]+ (tìm thấy) (tìm thấy) (tìm thấy) Cinamaldehyd 535,2 - 533,7 - Menthone 557,3 - - 560,0 Camphor 555,2 555,8 - - Cinamaldehyd 535,2 534,6 - Menthone 557,3 - 555,8 Ghi chú: Dấu “–“ chỉ ra rằng pic ion tương ứng không xuất hiện trong phổ ESI-MS. 13 Phổ C NMR của cinamaldehyd N-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-glucopyranosyl)- thiosemicarbazon cho thấy có các vùng tín hiệu 13C rõ rệt, đặc trưng cho từng loại nguyên tử carbon có mặt trong phân tử. Chẳng hạn, nguyên tử carbon trong liên kết >C=S có tín hiệu cộng hưởng ở  = 177,9 ppm. Các nguyên tử carbon trong nhóm >C=O(ester) có tín hiệu cộng hưởng trong vùng  = 170-169,5 ppm. Nguyên tử carbon trong liên kết azomethin -CH=N- có độ chuyển dịch hóa học ở  = 146,0 ppm. Các nguyên tử carbon trong vòng thơm có tín hiệu cộng hưởng trong vùng  = 140,0-124,7 ppm. Các nguyên tử carbon trong hợp phần monosaccaride có tín hiệu cộng hưởng trong vùng  = 81,3-61,8 ppm. Các nguyên tử carbon (-CH3) trong nhóm acetyl có tín hiệu cộng hưởng trong vùng  = 20,5-20,3 ppm. Phổ ESI-MS của các hợp chất 4-(tetra-O- acetyl--D-galactopyranosyl) thiosemicarbazon thế được dẫn ra trong Bảng 4, cho thấy, ngoài sự xuất hiện của pic ion phân tử [M+], một số trường hợp còn thấy xuất hiện pic ion giả phân tử [M–H]+. Sự phân mảnh của các pic ion phân tử là không đáng kể, do năng lượng bắn phá được sử dụng trong phương pháp ion hoá ESI là khá thấp. Số khối của pic ion tìm thấy sau khi đã trừ đi số khối của các nguyên tử khác phù hợp với trọng lượng phân tử của các hợp chất N-(tetra-O-acetyl--D- galactopyranosyl)thiosemicarbazon tương ứng. Như vậy, các dữ kiện phổ IR, 1H NMR, 13 C NMR và ESI-MS nêu ở trên đã xác nhận cấu trúc đúng đắn của hợp chất 4-(tetra-O- acetyl--D-galactopyranosyl)thiosemicarbazon đã tổng hợp. 4. KẾT LUẬN Các N-(tetra-O-acetyl--D-glycopyranosyl)thiosemicarbazon của một số hợp chất carbonyl có nguồn gốc thiên nhiên đã được nghiên cứu tổng hợp. Cấu trúc của các sản phẩm nhận được đã được xác nhận bằng các phương pháp phổ hiện đại (IR, NMR và MS). Các tín hiệu cộng hưởng từ trong phổ NMR của chúng chỉ ra mối quan hệ giữa cấu trúc và vị trí của tín hiệu cộng hưởng. Cấu hình  của các thiosemicarbazon này được 61
xác nhận dựa vào hằng số ghép cặp J = 9.5–8.5 Hz giữa proton NH-4 của liên kết thiosemicarbazon và proton H-1 trong hợp phần đường. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Britta E.A., Silva A.P. B., Ueda-Nakamura T., Dias-Filho B. P., Silva C.C., Sernaglia R.L., Nakamura C.V. (2012) “Benzaldehyde Thiosemicarbazone Derived from Limonene Complexed with Copper Induced Mitochondrial Dysfunction in Leishmania amazonensis”, PLoS ONE, 7(8), e41440. 2. Ferrari M. B., Bisceglie F., Pelosi G., Tarasconi P., Albertini R. and Pinelli S. (2001), “New methyl pyruvate thiosemicarbazones and their copper and zinc complexes: synthesis, characterization, X-ray structures and biological activity”, J. Inorg. Biochem., 87(3), pp. 137-147. 3. Singh R., Mishra P. S., Mishra R., Singh R., (2011), “Synthesis and Evaluation of Biological activities of Thiosemicarbazones derivatives”, Inter. J. PharmTech Res., Vol.3, pp.1625-1629. 4. Glinma B., Kpoviessi S.D.S., Fatondji R.H., Gbaguidi F.A., Kapanda C.N., Bero J., Lambert D.M., Hannaert V., Quetin-Leclercq J., Moudachirou M., Poupaert J. and Accrombessi G.C. (2011), “Synthesis, characterization and anti-trypanosomal activity of R-(-)carvone and arylketones-thiosemicarbazones and toxicity against Artemia salina Leach”, J. Applied Pharm. Sci., 1(08), pp. 65-70. 5. Garnaik B.K. and Behera R.K. (1988), “Synthesis, antimicrobial and antifungal activities of some 2-arylimino-4-tetra-O-acetyl--D-glucopyranosyl-4-thiazolidinones”, Indian J. Chem., 27B, pp. 1157-1158. 62