Đang tải... (xem toàn văn)
Tổng hợp và chuyển hoá một số Hiđrazit chứa khung Mentan và Đehiđromentan
Bộ giáo dục và đào tạo trờng đại học s phạm hà nội [ \ Nguyễn Tiến Công Tổng hợp v chuyển hóa một số hiđrazit chứa khung mentan v đehiđromentan Chuyên ngành: Hóa hữu cơ Mã số: 62. 44. 27. 01 Tóm tắt Luận án tiến sĩ hóa học Hà Nội - 2007 Công trình đợc hoàn thành tại: phòng thí nghiệm hóa hữu cơ, khoa hóa học, trờng đại học s phạm hà nội và phòng thí nghiệm hóa hữu cơ, khoa hóa học, trờng đại học s phạm thành phố hồ chí minh. Ngời hớng dẫn khoa học: 1. gs.ts. trần quốc sơn 2. pgs.ts. ngô đại quang Phản biện 1: GS. TSKH. Phan Tống Sơn Phản biện 2: GS. TSKH. trần văn sung Phản biện 3: gs. Tskh. phan đình châu Luận án sẽ đợc bảo vệ trớc Hội đồng chấm luận án cấp nhà nớc họp tại Trờng Đại học S phạm Hà Nội vào hồi . . . . . . giờ . . . . . . ngày . . . . . tháng . . . . năm . . . . . . . . . . . . . . Có thể tìm hiểu luận án tại th viện Quốc gia, th viện Trờng Đại học S phạm Hà Nội và th viện Trờng Đại học S phạm thành phố Hồ Chí Minh. Danh mục công trình của tác giả 1. Trần Quốc Sơn, Nguyễn Tiến Công, Phạm Thị Hoa (2005), Tổng hợp, phân tích cấu trúc và tính chất của một số mentoxiaxetohiđrazit N-thế chứa dị vòng thơm, Tạp chí Phân tích Hóa, Lý và Sinh học, T.10(2), trang 40-45. 2. Trần Quốc Sơn, Phạm Thị Hoa, Nguyễn Tiến Cô ng (2005), Phân tích phổ 1 H-NMR và 13 C-NMR của menthoxiaxetohiđrazit N-thế chứa dị vòng thơm, Tạp chí Phân tích Hóa, Lý và Sinh học, T.10(3), trang 58-65 (2005). 3. Trần Quốc Sơn, Nguyễn Tiến Công, Phạm Thị Bình (2005), Tổng hợp, nghiên cứu cấu tạo và tính chất phổ của một số thimyloxiaxetohiđrazit N-thế chứa dị vòng thơm, Tuyển tập các công trình Hội nghị Khoa học và Công nghệ Hóa hữu cơ toàn quốc lần thứ III, trang 123-127, Hà Nội. 4. Trần Quốc Sơn, Nguyễn Tiến Công, Phạm Thị Hoa (2005), Phân tích phổ NMR của một số N-aryliđenmenthoxiaxetohiđrazit, Tuyển tập các công trình Hội nghị Khoa học và Công nghệ Hóa hữu cơ toàn quốc lần thứ III, trang 134-139, Hà Nội. 5. Trần Quốc Sơn, Nguyễn Tiến Công, Nguyễn Thị Nhung (2005), Tổng hợp và nghiên cứu một số aroylhiđrazon của perilanđehit, carvon và menthon, Tuyển tập các công trình Hội nghị Khoa học và Công nghệ Hóa hữu cơ toàn quốc lần thứ III, trang 140-144, Hà Nội. 6. Trần Quốc Sơn, Nguyễn Tiến Công, Phạm Thị Hoa (2005), Tổng hợp và nghiên cứu một số aryloxiaxetylhiđrazon của perilanđehit, Tạp chí Hóa học, T.43(6), trang 725-729. 7. Trần Quốc Sơn, Phạm Thị Hoa, Nguyễn Tiến Cô ng (2006), Tổng hợp và nghiên cứu một số menthoxiaxetohiđrazit N-thế chứa vòng benzen, Tạp chí Hóa học và ứng dụng, No.1(49), trang 34-37. 8. Nguyễn Tiến Cô ng, Trần Quốc Sơn, Nguyễn Thị Nhung (2006), Nghiên cứu một số sản phẩm chuyển hóa limonen, Tạp chí Khoa học, số 8, trang 88-95, Trờng Đại học S phạm thành phố Hồ Chí Minh. 9. Nguyễn Tiến Cô ng, Trần Quốc Sơn, Nguyễn Thị Hoài Thu (2006), Tổng hợp, phân tích cấu trúc và tính chất phổ của một số N-aryliđen-4- iođothimyloxiaxetohiđrazit, Tạp chí Phân tích Hóa, Lý và Sinh học, T.11(3), trang 43-47. 10. Nguyễn Tiến Công, Ngô Đại Quang, Trần Quốc Sơn (2007), Nghiên cứu cấu trúc của các aryloxiaxetohiđrazit N-thế, Tạp chí Hóa học và ứng dụng, No.5(65), trang 46-49. 11. Nguyễn Tiến Công, Trần Quốc Sơn, Lê Văn Hiến, Nguyễn Thị Hoài Thu (2007), Tổng hợp, phân tích cấu trúc và tính chất phổ một số aryloxiaxetyl- -hiđrazon của carvon, Tạp chí Hóa học, T.45(2), trang 156-161. 12. Trần Quốc Sơn, Hoàng Thị Liên, Nguyễn Tiến Công (2007), Tổng hợp và nghiên cứu một số N-aryliđen[(5-menthoximetyl)-4-phenyl-1,2,4-triazol-3- ylsunfanyl] axetohiđrazit, Tạp chí Hóa học, T.45(3), trang 304-309. 1 mở đầu 1. ý nghĩa của luận án Các hiđrazit thờng thể hiện những hoạt tính sinh lý học đáng chú ý. Nhiều hiđrazit có hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm, kháng lao, diệt côn trùng; một số hiđrazit khác lại thể hiện khả năng ức chế ăn mòn kim loại, Các hiđrazit cũng là những hợp chất trung gian quan trọng, thờng gặp trong quá trình tổng hợp các dị vòng pirazole, 1,3,4-oxađiazole, 1,3,4-thiađiazole, 1,2,4-triazole, cũng nh trong nhiều chuyển hóa hóa học khác. Các hợp chất chứa khung mentan và đehiđromentan (menten, mentađien và mentatrien hay p-ximen) bao gồm hàng ngàn chất, phổ biến trong tự nhiên, phong phú, đa dạng về cấu trúc, và hình thành một bộ phận lớn, quan trọng của các monotecpen đơn vòng. Từ xa xa, ngời ta đã sử dụng các hợp chất chứa khung mentan và đehiđromentan trong nhiều lĩnh vực của đời sống nh làm hơng liệu trong mỹ phẩm, thực phẩm; làm dợc liệu; xua đuổi hay dẫn dụ côn trùng; Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, các tecpen đơn vòng nói chung và các hợp chất chứa khung mentan, đehiđromentan nói riêng càng đợc quan tâm và ứng dụng trong những lĩnh vực mới nh thay thế cho dầu khoáng trong các sản phẩm thân thiện với môi trờng, dùng sản xuất polime với những tính năng đặc biệt. Hóa học các dẫn xuất chứa khung mentan và đehiđromentan vì thế cũng không ngừng đợc quan tâm phát triển, không chỉ trong lĩnh vực phát hiện và tổng hợp những chất mới mà còn ở khía cạnh tìm hiểu, phát hiện những đặc tính mới, phục vụ tốt hơn cho đời sống của con ngời, qua đó không ngừng nâng cao giá 2 trị và tận dụng ngày càng triệt để hơn những lợi điểm của nguồn hợp chất thiên nhiên quý báu này. Đã có rất nhiều công trình nghiên cứu về chuyển hóa và ứng dụng các monotecpen đơn vòng trong nhiều lĩnh vực khác nhau của đời sống đợc công bố. Mặc dù vậy, vấn đề hiđrazit chứa khung mentan và đehiđromentan còn rất ít đợc đề cập đến. Đề tài Tổng hợp và chuyển hóa một số hiđrazit chứa khung mentan và đehiđromentan góp phần làm phong phú thêm về phơng pháp tổng hợp, cấu trúc và tính chất phổ của các hợp chất chứa khung mentan và đehiđromentan (chủ yếu ở dạng hiđrazit N-thế). Thông qua đề tài, chúng tôi cũng cung cấp những dữ liệu về phổ hấp thụ và về hoạt tính sinh học của các hiđrazit chứa khung mentan và đehiđromentan thể hiện ở khả năng kháng khuẩn, kháng nấm của chúng. 2. Mục đích, nhiệm vụ của luận án 1) Từ nguồn các hợp chất thiên nhiên (limonen, perilanđehit, carvon, mentol, menton, thimol), tổng hợp các hiđrazit chứa khung mentan và đehiđromentan, sau đó xác định cấu trúc của các chất tổng hợp đợc. 2) Nghiên cứu tính chất của các hiđrazit N-thế tổng hợp đợc, đặc biệt là các tính chất phổ (UV, IR, NMR, MS), qua đó cung cấp dữ liệu về phổ của các hiđrazit chứa khung mentan và đehiđromentan cũng nh mối liên quan giữa cấu trúc và tính chất phổ. 3) Thăm dò hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm của một số chất tổng hợp đợc nhằm tìm kiếm các chất có hoạt tính sinh học cao. 3. Phơng pháp nghiên cứu Các hợp chất đợc tổng hợp theo các phơng pháp chung có sự cải tiến và vận dụng thích hợp vào các trờng hợp cụ thể. Sau khi tinh chế bằng phơng pháp kết tinh đến nhiệt độ nóng chảy ổn định, tiến 3 hành ghi phổ (UV, IR, 1 H-NMR, 13 C-NMR, HMQC, HMBC, NOESY, MS) và phân tích cấu trúc, tính chất của các chất có kết hợp với tính toán lợng tử. Hoạt tính kháng vi sinh vật của một số chất tiêu biểu đợc thử nghiệm trên một số vi khuẩn Gram (+), vi khuẩn Gram (-), nấm men và nấm mốc. 4. Những đóng góp mới của luận án - Từ limonen, perilanđehit, carvon, mentol, menton và thimol đã tổng hợp đợc 101 hiđrazit N-thế chứa khung mentan và đehiđromentan cùng 04 hiđrazit cha thế, tất cả đều cha thấy đề cập đến trong các tài liệu tham khảo. - Cung cấp một hệ thống dữ liệu tin cậy về phổ (IR, UV, 1 H-NMR, 13 C-NMR, MS) của các hiđrazit N-thế chứa khung mentan và đehiđromentan. - Thông qua việc nghiên cứu phổ kết hợp với tính toán lợng tử trên cơ sở phần mềm GAUSSIAN 98 chứng tỏ rằng các hiđrazit N-thế tổng hợp đợc chủ yếu tồn tại ở dạng xeto, đồng thời cũng cho thấy ở điều kiện bình thờng, các hiđrazit có thể tồn tại dới hai đồng phân cấu dạng, sinh ra do sự quay của các nhóm thế xung quanh liên kết -C(=O)-NH- và dẫn tới sự hiện diện đồng thời của hai bộ tín hiệu trên phổ NMR. - Đã phát hiện 23 hợp chất chứa khung mentan và đehiđromentan có hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm; 09 chất trong đó có hoạt tính cao với nồng độ ức chế tối thiểu MIC = 12,5g/ ml. 5. Bố cục của luận án Luận án gồm 150 trang đánh máy với 43 bảng, 28 hình vẽ và sơ đồ. Phân bố cụ thể nh sau: Mở đầu: 02 trang; Tổng quan: 26 trang; Thực nghiệm: 19 trang; Kết quả và bàn luận về tổng hợp và xác định 4 cấu trúc: 27 trang; Kết quả và bàn luận về nghiên cứu một số tính chất: 60 trang; Kết luận: 02 trang; Danh mục công trình của tác giả: 02 trang; Tài liệu tham khảo: 12 trang. Ngoài ra còn có phần Phụ lục với 52 trang. Nội dung luận án Chơng 1: tổng quan Đã tổng kết tài liệu về tình hình nghiên cứu các hợp chất chứa khung mentan và đehiđromentan nói chung và các hiđrazit N-thế chứa khung mentan và đehiđromentan nói riêng. Kết quả tổng quan cho thấy rằng có rất nhiều phản ứng chuyển hóa liên quan đến các hợp chất chứa khung mentan và đehiđromentan, tuy nhiên hiđrazit chứa các bộ khung này còn rất ít đợc nghiên cứu. Chơng 2: thực nghiệm 2.1. Tổng hợp hiđrazit và dẫn xuất N-thế chứa khung mentan từ mentol (dãy M) Các hiđrazit N-thế chứa khung p-mentan đợc tổng hợp từ mentol theo sơ đồ ở hình 2.1. 2.2. Tổng hợp hiđrazit và dẫn xuất N-thế chứa khung p-ximen từ thimol (dãy T) Các hiđrazit N-thế chứa khung p-ximen đợc tổng hợp từ thimol theo sơ đồ ở hình 2.2. 2.3. Tổng hợp hiđrazit và dẫn xuất N-thế chứa khung p-mentađien từ limonen và dẫn xuất (dãy L) Sơ đồ tổng hợp các hiđrazit N-thế chứa khung p-mentađien từ limonen và dẫn xuất đợc biểu diễn trong hình 2.3. 5 H×nh 2.1: S¬ ®å tæng hîp c¸c hi®razit N-thÕ chøa khung mentan. OH OCH 2 COOH ONa 1. ClCH 2 COOH 2. HCl Na ( 1 ) (2) C 2 H 5 OH/H + (3) ( 4 ) OCH 2 COOC 2 H 5 OCH 2 C O NH 2 NH OCH 2 NN N C 6 H 5 S H NH OCH 2 C O Ar(Hr)NCH 1 . C 6 H 5 N C S 2 . N a O H ; H C l ( 6 ) ( H r) A r C H O ( 5 ) OCH 2 NN N C 6 H 5 SCH 2 CONHNH 2 SCH 2 CONH N CH Ar OCH 2 NN N C 6 H 5 SCH 2 COOC 2 H 5 OCH 2 NN N C 6 H 5 Ar ' C H O ( 9) N 2 H 4 ( 8 ) (7) ClCH 2 COOC 2 H 5 K 2 CO 3 N 2 H 4 ( M1 ) ( M2÷M27 ) ( M28 ) (M29 ÷ M38) 6 H×nh 2.2: S¬ ®å tæng hîp c¸c hi®razit N-thÕ chøa khung p-ximen. ( T1, T2 ) ( T3÷T29 ) ( T30 , T31 ) (L40, L41 vµ L45, L46) OH H 2 O 2 I 2 / CH 3 OH-CH 3 COOH OH I OCH 2 COOC 2 H 5 X OCH 2 COOH I 1/ KOH 2/ H + OCH 2 COOH C 2 H 5 OH/ H + C l C H 2 C O O C 2 H 5 C l C H 2 C O O H (X = H, I) N 2 H 4 OCH 2 CONNH 2 X ( H r ) A r C H O X X OCH 2 C O NHN C R Hr (Ar) 1 . C 6 H 5 N C S 2 . N a O H ; H C l OCH 2 NN N C 6 H 5 X S H X OCH 2 NN N C 6 H 5 SCH 2 COOC 2 H 5 ClCH 2 COOC 2 H 5 K 2 CO 3 N 2 H 4 OCH 2 NN N C 6 H 5 SCH 2 CONHNH 2 X OCH 2 NN N C 6 H 5 SCH 2 C O NHN CR 1 R 2 R 1 R 2 C= O 7 _ (Ar) NNHCCH 2 OAr O H 2 NNHCCH 2 OAr O (Ar) O H 2 O/HO -HCl CCl 3 CCl 4 CH NNHCCH 2 OAr O (Ar) H 2 NNHCCH 2 OAr O OCH . . . . . . (Ar) NNHCCH 2 OAr O H 2 NNHCCH 2 OAr O (Ar) O (Ar) NHNCCH 2 OAr O CH (Ar) H 2 NNHCCH 2 OAr O O CH PDC (HCHO)n C 10 H 16 Limonen . . . O NNHCAr O H 2 NNHCAr O CH 2 OH (Ar) H×nh 2.3: S¬ ®å chuyÓn hãa limonen vµ dÉn xuÊt thµnh hi®razit N-thÕ. (L28, L29) (L14 ÷ L27 vµ L42÷L46) (L33 ÷ L36) (L1 ÷ L13 vµ L37÷L41) (L30 ÷ L32) [...]... tơng ứng Nhờ ngng tụ các hiđrazit này cũng nh một số benzohiđrazit với các hợp chất cacbonyl chứa khung mentan và đehiđromentan là perilanđehit (PER), carvon (CAR), menton (MEN), ALD và XET chúng tôi tổng hợp đợc 36 hiđrazit N-thế (L1ữL36) (xem các bảng 3.9 và 3.10 của luận án) Bảng 3.9 và 3.10 (trích): Các hiđrazit N-thế chứa khung mentan và đehiđromentan Ar C NHN CRR' O Hợp chất RRC=O L1 L2 L3 L4... albicans) Các hiđrazit dãy M biểu hiện hoạt tính cao hơn và rộng hơn dãy L và dãy T Kết luận 1 Từ các hợp chất sẵn có trong tự nhiên nh limonen, mentol, thimol, perilanđehit, carvon và menton đã tổng hợp đợc 109 hiđrazit N-thế chứa khung mentan và đehiđromentan Trong số các hiđrazit N-thế ở trên, có 101 hợp chất cha đợc thấy trong các tài liệu tham khảo Ngoài ra, trong quá trình tổng hợp các hiđrazit N-thế,... gian 3.1 Tổng hợp và xác định cấu trúc của các hiđrazit N-thế chứa khung mentan từ mentol Từ mentol, chúng tôi đã tổng hợp đợc axit mentoxiaxetic, etyl mentoxiaxetat, mentoxiaxetohiđrazit (M1) và 26 hiđrazit N-thế từ M2 đến M27 (xem bảng 3.1) Từ mentoxiaxetohiđrazit, chúng tôi tiếp tục tổng hợp đợc 5-(mentoximetyl)-4-phenyl-1,2,4-triazole-3-thion (M0) qua thiosemi-cacbazit trung gian Sau đó, tổng hợp etyl... [5-(mentoximetyl)-4phenyl-1,2,4-triazole-3-ylsunfanyl]axetat và [5-(mentoximetyl)-4- 9 phenyl-1,2,4-triazole-3-ylsunfanyl]axetohiđrazit (M28) Sau khi cho hợp chất M28 ngng tụ với các anđehit thơm, chúng tôi đã tổng hợp đợc 10 hiđrazit N-thế chứa khung mentan và dị vòng triazole từ M29 đến M38 (xem bảng 3.3) Bảng 3.1 (trích): Số liệu về tổng hợp một số mentoxiaxetohiđrazit N-thế a) X OCH2CNHN C O R Hợp chất 2M* 3M 4M 5M 6M* 7M 8M... tử hiđrazit N-thế gồm các phần: khung mentan hoặc khung đehiđromentan; bộ phận vòng thơm hoặc dị vòng thơm và bộ phận mạch hở Kết quả phân tích phổ NMR đợc biểu diễn trong các bảng từ 4.13 đến 4.26 của luận án và các bảng từ PL1 đến PL9 của phụ lục Dới đây là các bảng 4.14 và 4.26 Kết quả quy kết cho thấy tín hiệu cộng hởng của các proton và các nguyên tử cacbon có trong khung mentan và đehiđromentan. .. các chất tổng hợp đợc đã đợc xác định thông qua phổ IR, NMR và MS của chúng 3.2 Tổng hợp và xác định cấu trúc của các hiđrazit N-thế chứa khung p-ximen từ thimol (dãy T) Từ thimol, chúng tôi đã tổng hợp 4-iođothimol Hai chất này đợc dùng để điều chế các chất sau: axit thimyloxiaxetic, axit iođothimyloxiaxetic; các etyl este và các hiđrazit (T1, T2) tơng ứng của chúng Sau đó các hiđrazit đợc chuyển hóa... H, 3-Piriđyl 197 184 165 172 214 155 T29 I, H, 4-Piriđyl 139 207 169 Ghi chú: *) Các hợp chất có trong tài liệu tham khảo Cấu trúc của các hiđrazit N-thế chứa khung p-ximen đã đợc xác định thông qua phổ IR, NMR và MS của chúng 3.3 Tổng hợp và xác định cấu trúc của các hiđrazit N-thế chứa khung đehiđromentan từ limonen và dẫn xuất Cho limonen phản ứng với parafomanđehit, chúng tôi đã nhận đợc sản phẩm... Diels-Alder của khung mentan và đehiđromentan 6 Đã khảo sát hoạt tính sinh học của 26 hợp chất và thấy có 23 hợp chất thể hiện hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định Hoạt tính kháng khuẩn thờng biểu hiện tốt hơn so với hoạt tính kháng nấm Tính kháng khuẩn thờng thể hiện mạnh đối với các khuẩn E coli và B subtillis Các hiđrazit N-thế chứa khung mentan thờng thể hiện hoạt tính kháng vi sinh vật cao hơn và cũng... Packard MS 5989B và LCMSD-Trap-SL tại Viện Khoa học và Công nghệ Quốc gia Việt Nam 2.5 Thăm dò hoạt tính sinh học Hoạt tính sinh học đợc thử tại Phòng thí nghiệm hoạt tính sinh học, Viện Hóa học các hợp chất thiên nhiên Chơng 3: kết quả v bn luận về tổng hợp v xác định cấu trúc Chơng này đề cập đến việc tổng hợp và xác định cấu trúc của các chất mới tổng hợp, bao gồm các hiđrazit N-thế và các hợp chất trung... aryloxiaxetohiđrazit là dẫn xuất của phenol, m-crezol và p-crezol cùng với hai aryloxiaxetohiđrazit là dẫn xuất của thimol và 4-iođothimol đợc tiếp tục chuyển hóa thành các aryloximetyl-4phenyl-1,2,4-triazole-3-thiol rồi thành các axit [5-(aryloximetyl)-4phenyl-1,2,4-triazole-3-ylsunfanyl]axetic, các etyl este và hiđrazit Bảng 3.11 (trích): Các hiđrazit N-thế chứa dị vòng triazole và khung đehiđromentan . Tổng hợp và chuyển hóa một số hiđrazit chứa khung mentan và đehiđromentan góp phần làm phong phú thêm về phơng pháp tổng hợp, cấu trúc và tính chất phổ của các hợp chất chứa khung mentan và. án Chơng 1: tổng quan Đã tổng kết tài liệu về tình hình nghiên cứu các hợp chất chứa khung mentan và đehiđromentan nói chung và các hiđrazit N-thế chứa khung mentan và đehiđromentan nói riêng 2.1. Tổng hợp hiđrazit và dẫn xuất N-thế chứa khung mentan từ mentol (dãy M) Các hiđrazit N-thế chứa khung p -mentan đợc tổng hợp từ mentol theo sơ đồ ở hình 2.1. 2.2. Tổng hợp hiđrazit và