Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Hóa học xanh (hóa học bền vững) là định hướng nghiên cứu tập trung vào việc thiết kế các quy trình hóa học nhằm giảm thiểu hoặc loại bỏ việc sử dụng và phát sinh các chất độc hại, ngăn ngừa ô nhiễm ngay tại nguồn và tối ưu hóa hiệu quả sử dụng hóa chất. Trong tổng hợp hữu cơ hiện đại, việc ứng dụng các nguồn năng lượng thay thế như vi sóng (microwave) kết hợp với các nguyên lý hóa học xanh đang được quan tâm rộng rãi nhằm rút ngắn thời gian phản ứng, nâng cao hiệu suất và hạn chế chất thải độc hại.

Hợp chất coumarin (2H-chromen-2-one) và các dẫn xuất của nó có vị trí quan trọng trong hóa học các hợp chất dị vòng, đồng thời thể hiện nhiều hoạt tính sinh học giá trị như kháng viêm, kháng khuẩn, chống oxy hóa, chống dị ứng, chống co thắt mạch vành và kháng đông máu (tiêu biểu như dicoumarol, warfarin, phenprocoumon, acenocoumarol, brodifacoum). Trong số đó, 4-hydroxycoumarin là tiền chất then chốt để chuyển hóa thành các dẫn xuất có hoạt tính sinh học cao hơn. Tuy nhiên, các quy trình tổng hợp truyền thống (như đun hồi lưu kéo dài nhiều giờ) thường có hiệu suất hạn chế, tiêu tốn năng lượng và quy trình tinh chế phức tạp.

Đề tài "Nghiên cứu chuyển hóa 4-hydroxycoumarin" do sinh viên Trần Thị Bích Nhật thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS. Đỗ Văn Huê tại Khoa Hóa học, Trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh (năm 2015), được triển khai nhằm giải quyết các nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể sau:

  1. Chuyển hóa 4-hydroxycoumarin thành 4-aminocoumarin (hợp chất A) bằng phương pháp chiếu xạ vi sóng sử dụng lò vi sóng gia dụng.
  2. Ứng dụng quy hoạch thực nghiệm để khảo sát ảnh hưởng đồng thời của các yếu tố công nghệ (công suất vi sóng, thời gian phản ứng, tỉ lệ mol tác chất) đến hiệu suất phản ứng tổng hợp 4-aminocoumarin.
  3. Chuyển hóa 4-hydroxycoumarin thành dẫn xuất ether 4-[2-(4-chlorophenyl)-2-oxoethoxy]-2H-chromen-2-one (hợp chất B).
  4. Chuyển hóa 4-hydroxycoumarin thành dẫn xuất ether 4-[2-(3-nitrophenyl)-2-oxoethoxy]-2H-chromen-2-one (hợp chất C).
  5. Xác định nhiệt độ nóng chảy và khảo sát cấu trúc của các sản phẩm tổng hợp được bằng các phương pháp phổ nghiệm: phổ hồng ngoại (FTIR), phổ cộng hưởng từ hạt nhân ($^1\text{H-NMR}$, $^{13}\text{C-NMR}$) và phổ khối lượng (MS).

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là phản ứng chuyển hóa nhóm chức và phản ứng thế ái nhân trên khung phân tử 4-hydroxycoumarin. Phạm vi thực nghiệm được tiến hành tại các phòng thí nghiệm thuộc Khoa Hóa học - Trường Đại học Sư phạm TP.HCM, Viện Hóa học - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, và Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - ĐHQG TP.HCM.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và cơ chế phản ứng

Khóa luận dựa trên lý thuyết cấu tạo và khả năng phản ứng của khung phân tử coumarin ($C_9H_6O_2$, phân tử khối $M = 146,0368\text{ u}$) và 4-hydroxycoumarin ($C_9H_6O_3$, phân tử khối $M = 162,0317\text{ u}$, nhiệt độ nóng chảy $212^\circ\text{C}$).

4-Hydroxycoumarin có tính acid tương tự phenol với hằng số phân ly acid $\text{p}K_a = 4,3$. Do đó, trong môi trường kiềm, nhóm hydroxyl phân ly tạo thành anion phenolate có tính ái nhân (nucleophile) mạnh, dễ dàng tham gia phản ứng thế ái nhân lưỡng phân tử ($S_N2$) với các dẫn xuất halogen bậc một chứa nhóm carbonyl liên hợp như $p$-chlorophenacyl bromide ($p\text{-BrCH}_2\text{CO-C}_6\text{H}_4\text{Cl}$) hoặc $m$-nitrophenacyl bromide ($m\text{-BrCH}_2\text{CO-C}_6\text{H}_4\text{NO}_2$). Phản ứng sử dụng base yếu là muối $\text{K}_2\text{CO}_3$ khan trong dung môi phân cực phi proton (aprotic) là acetone ở nhiệt độ $80^\circ\text{C}$ nhằm ngăn ngừa sự mở vòng lactone (vốn dễ xảy ra nếu sử dụng các base mạnh như $\text{NaOH}$ hoặc $\text{KOH}$ trong môi trường nước).

Đối với phản ứng amin hóa tạo 4-aminocoumarin, phản ứng giữa 4-hydroxycoumarin và ammonium acetate ($\text{CH}_3\text{COONH}_4$) được kích hoạt bằng năng lượng vi sóng, cho phép chuyển hóa nhanh chóng mà không cần dung môi phức tạp.

                   OH                                NH2
                    |                                 |
              +---/\  /===O                     +---/\  /===O
              |   || |        CH3COONH4, Vi sóng |   || |     
              |   \/  \                         |   \/  \    
              +-------O                         +-------O     
          (4-Hydroxycoumarin)               (4-Aminocoumarin)

Phương pháp quy hoạch thực nghiệm

Để tối ưu hóa phản ứng tổng hợp 4-aminocoumarin, tác giả sử dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm trực giao cấp 1 toàn phần (kế hoạch $2^3$, gồm $N = 2^3 = 8$ thí nghiệm, mỗi thí nghiệm lặp lại 3 lần để tính toán sai số tái hiện). Ba biến số công nghệ được khảo sát gồm:

  • $Z_1$: Công suất lò vi sóng (mức dưới: $70%$, mức trên: $100%$, tâm phương án $Z_1^0 = 85%$, khoảng biến đổi $\Delta Z_1 = 15%$).
  • $Z_2$: Thời gian phản ứng (mức dưới: 6 phút, mức trên: 8 phút, tâm phương án $Z_2^0 = 7\text{ phút}$, khoảng biến đổi $\Delta Z_2 = 1\text{ phút}$).
  • $Z_3$: Tỉ lệ mol giữa 4-hydroxycoumarin và $\text{CH}_3\text{COONH}_4$ (mức dưới: $1:4$, mức trên: $1:6$, tâm phương án $Z_3^0 = 1:5$, khoảng biến đổi $\Delta Z_3 = 1:1$).

Mô hình toán học được kiểm định thống kê qua các tiêu chuẩn:

  • Kiểm tra tính đồng nhất phương sai bằng chuẩn số Cochran ($G$).
  • Đánh giá mức ý nghĩa của các hệ số hồi quy $b_j, b_{ju}$ bằng chuẩn số Student ($t$).
  • Kiểm tra tính tương thích của phương trình hồi quy với thực nghiệm bằng chuẩn số Fisher ($F$).

Thiết bị và phương pháp phân tích

  • Gia nhiệt vi sóng: Lò vi sóng gia dụng Sharp R-758B (công suất cực đại 900W).
  • Nhiệt độ nóng chảy: Đo trên thiết bị chuyên dụng tại Phòng Tổng hợp Hóa hữu cơ, Khoa Hóa học, Trường ĐH Sư phạm TP.HCM.
  • Phổ hồng ngoại (FTIR): Máy Shimadzu FTIR-8400S, đo bằng kỹ thuật ép viên nén $\text{KBr}$.
  • Phổ cộng hưởng từ hạt nhân ($^1\text{H-NMR}$, $^{13}\text{C-NMR}$): Máy Bruker NMR Avance ($500\text{ MHz}$ cho proton và $125\text{ MHz}$ cho carbon), đo trong dung môi $\text{DMSO-}d_6$, chuẩn nội TMS.
  • Phổ khối lượng phân giải cao (HR-MS): Máy Bruker micrOTOF-Q 10187 tại Trường ĐH Khoa học Tự nhiên, ĐHQG TP.HCM.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan

Chương 1 hệ thống hóa các tài liệu khoa học về hợp chất coumarin và 4-hydroxycoumarin. Tác giả trình bày lịch sử phát hiện coumarin từ năm 1820 trong hạt cây Dipteryx odorata Willd (họ Đậu), lá cây Asperula odorata L. (họ Cà phê) và chi Melilotus. Về mặt dược lý, các dẫn xuất coumarin tự nhiên và tổng hợp thể hiện hoạt tính chống co thắt mạch vành tương tự papaverin, tác dụng bảo vệ thành mạch như vitamin P (bergapten, aesculin), điều trị bạch biến/vảy nến (psoralen, xanthotoxin), kháng sinh phổ rộng (novobiocin), ức chế HIV (calanolide từ cây Calophyllum lanigerum), cùng các nghiên cứu về độc tính của aflatoxin trong nấm mốc Aspergillus flavus.

Chương này cũng tổng kết các hướng chuyển hóa 4-hydroxycoumarin đã công bố trên thế giới:

  • Chuyển hóa nhóm 4-OH thành dẫn xuất amine và các aminoalcohol/diaminoalkane.
  • Phản ứng alkyl hóa và acyl hóa nhóm 4-OH tạo ether và ester dưới tác dụng vi sóng hoặc xúc tác base.
  • Phản ứng ngưng tụ tạo dị vòng chứa oxy, nitơ, lưu huỳnh như oxadiazoline, thiadiazole, pyrazole, chromenothiazine, chromenoquinoline, pyranocoumarin.
  • Tổng hợp các dẫn xuất dimer kiểu dicoumarol khi cho 4-hydroxycoumarin phản ứng với aldehyde có mặt EDTA.
  • Tổng quan lý thuyết toán học về quy hoạch thực nghiệm trực giao cấp 1 toàn phần $2^k$, phương pháp chuyển đổi biến thực $Z_j$ sang biến mã hóa không thứ nguyên $x_j$, cùng quy trình xử lý dữ liệu và kiểm định thống kê.

Chương 2: Thực nghiệm

Chương 2 mô tả chi tiết quy trình hóa chất, dụng cụ và các bước tiến hành tổng hợp:

  1. Tổng hợp 4-aminocoumarin (A): Trộn đều $1,62\text{ g}$ ($0,01\text{ mol}$) 4-hydroxycoumarin với $3,08\text{ g}$ ($0,04\text{ mol}$) $\text{CH}_3\text{COONH}_4$ nghiền nhỏ trong cốc $250\text{ ml}$. Chiếu xạ trong lò vi sóng Sharp R-758B theo các thông số quy hoạch. Sản phẩm thô được hòa tan trong dung dịch $\text{NaHCO}_3$ để loại 4-hydroxycoumarin dư, lọc lấy kết tủa, rửa nước và kết tinh lại trong hỗn hợp dung môi ethanol : nước ($3:2\text{ v/v}$).
  2. Tổng hợp 4-[2-(4-chlorophenyl)-2-oxoethoxy]-2H-chromen-2-one (B): Cho $1,62\text{ g}$ ($0,01\text{ mol}$) 4-hydroxycoumarin, $1,38\text{ g}$ ($0,01\text{ mol}$) $\text{K}_2\text{CO}_3$ và $40\text{ ml}$ acetone vào bình cầu $100\text{ ml}$, lắc đều 5 phút. Thêm tiếp $2,335\text{ g}$ ($0,01\text{ mol}$) $p\text{-BrCH}_2\text{CO-C}_6\text{H}_4\text{Cl}$, khuấy từ ở $80^\circ\text{C}$ trong 3 giờ (bổ sung dần $20\text{ ml}$ acetone khi hỗn hợp đặc). Đổ hỗn hợp vào $200\text{ ml}$ nước, lọc lấy kết tủa và kết tinh lại trong ethanol $96^\circ$.
  3. Tổng hợp 4-[2-(3-nitrophenyl)-2-oxoethoxy]-2H-chromen-2-one (C): Quy trình tương tự hợp chất B, sử dụng $2,44\text{ g}$ ($0,01\text{ mol}$) $m\text{-BrCH}_2\text{CO-C}_6\text{H}_4\text{NO}_2$ phản ứng với 4-hydroxycoumarin và $\text{K}_2\text{CO}_3$ trong acetone ở $80^\circ\text{C}$ trong 3 giờ.

Chương này cũng nêu rõ thông số các thiết bị đo phổ và điều kiện phân tích nhiệt độ nóng chảy.

Chương 3: Kết quả và thảo luận

Chương 3 trình bày các kết quả thực nghiệm, dữ liệu quang phổ và phân tích mô hình tối ưu hóa:

  • Chứng minh cấu trúc 4-aminocoumarin (A):

    • Phổ IR: Mất hoàn toàn mũi tù rộng của liên kết $\text{O-H}$ ($3211,23\text{ cm}^{-1}$), xuất hiện mũi đôi trong vùng $3100 - 3400\text{ cm}^{-1}$ đặc trưng cho dao động hóa trị đối xứng và bất đối xứng của nhóm $-\text{NH}_2$. Mũi hấp thụ $\text{C=O}$ lactone dịch chuyển về tần số thấp $1637\text{ cm}^{-1}$ do hiệu ứng liên hợp với nối đôi $\text{C=C}$ ($1581\text{ cm}^{-1}$). Dao động biến dạng $\text{C-H}$ tại $1327\text{ cm}^{-1}$ và dao động hóa trị $\text{C-O}$ tại $1260\text{ cm}^{-1}$.
    • Phổ $^1\text{H-NMR}$ ($\text{DMSO-}d_6$, $500\text{ MHz}$): Tín hiệu tại $\delta = 7,36\text{ ppm}$ (tù, rộng, $2\text{H}$, $-\text{NH}_2$ linh động); $\delta = 5,22\text{ ppm}$ (singlet, $1\text{H}$, $\text{H}^3$); $\delta = 7,98\text{ ppm}$ (doublet, $J = 8,0\text{ Hz}$, $1\text{H}$, $\text{H}^5$); $\delta = 7,58\text{ ppm}$ (doublet-doublet, $^3J_1 = ^3J_2 = 8,0\text{ Hz}$, $1\text{H}$, $\text{H}^7$); $\delta = 7,30\text{ ppm}$ ($2\text{H}$, tín hiệu xen phủ của $\text{H}^6$ và $\text{H}^8$).
    • Phổ HR-MS: Pic ion phân tử $[M+\text{H}]^+$ xuất hiện tại $m/z = 162,0545$ (phù hợp với công thức phân tử $\text{C}_9\text{H}_7\text{NO}_2$, $M = 161,0477\text{ u}$).

  • Kết quả xử lý quy hoạch thực nghiệm cho hợp chất A:

    • Kiểm tra phương sai: Giá trị thực nghiệm $G = 0,1553 < G_{\text{bảng}(0,05; 3; 8)} = 0,5157$, chứng minh các phương sai lặp đồng nhất với phương sai tái hiện $s^2_{\text{th}} = 1,1727$.
    • Đánh giá hệ số: Các hệ số tương tác đôi và ba ($b_{12}, b_{13}, b_{23}, b_{123}$) có giá trị nhỏ hơn sai số $|t \cdot s_b|$ nên không có ý nghĩa thống kê và bị loại bỏ.
    • Phương trình hồi quy dạng biến mã: $$y = 45,8213 + 22,5181 x_1 + 1,2653 x_2 + 2,2133 x_3$$
    • Kiểm định Fisher: $F = 4,2 < F_{\text{bảng}}$, phương trình hồi quy tương thích cao với thực nghiệm.
    • Kết luận yếu tố ảnh hưởng: $b_1 (22,5181) > b_3 (2,2133) > b_2 (1,2653) > 0$. Công suất lò vi sóng ($x_1$) là nhân tố ảnh hưởng thuận lớn nhất đến hiệu suất phản ứng, kế đến là tỉ lệ mol tác chất ($x_3$) và thời gian chiếu xạ ($x_2$). Không có sự tương tác qua lại giữa các yếu tố.

  • Chứng minh cấu trúc 4-[2-(4-chlorophenyl)-2-oxoethoxy]-2H-chromen-2-one (B):

    • Phổ IR: Mất dải hấp thụ $\text{O-H}$ ($3211,23\text{ cm}^{-1}$), xuất hiện dao động $\text{C}{sp2}\text{-H}$ ($3055,21\text{ cm}^{-1}$), $\text{C}{sp3}\text{-H}$ ($2800 - 2900\text{ cm}^{-1}$), mũi $\text{C=O}$ lactone và $\text{C=O}$ ketone liên hợp tại $1712,85\text{ cm}^{-1}$, $\text{C=C}$ thơm tại $1620,26\text{ cm}^{-1}$, $\text{C-O}$ tại $1226,77\text{ cm}^{-1}$, và liên kết $\text{C-Cl}$ đặc trưng tại $756,12\text{ cm}^{-1}$.
    • Phổ $^1\text{H-NMR}$ ($\text{DMSO-}d_6$, $500\text{ MHz}$): $\delta = 5,88\text{ ppm}$ (singlet, $2\text{H}$, $-\text{OCH}_2\text{CO}-$ tại $\text{H}^{11}$); $\delta = 6,08\text{ ppm}$ (singlet, $1\text{H}$, $\text{H}^3$); $\delta = 8,06\text{ ppm}$ (doublet, $J = 8,0\text{ Hz}$, $2\text{H}$, $\text{H}^{14}, \text{H}^{18}$); $\delta = 7,91\text{ ppm}$ (doublet-doublet, $^3J = 8,0\text{ Hz}, ^4J = 2,0\text{ Hz}$, $1\text{H}$, $\text{H}^5$); $\delta = 7,69\text{ ppm}$ ($3\text{H}$, xen phủ của $\text{H}^7, \text{H}^{15}, \text{H}^{17}$); $\delta = 7,42\text{ ppm}$ ($2\text{H}$, xen phủ của $\text{H}^6, \text{H}^8$).

Chương 4: Kết luận và đề xuất

Tổng kết toàn bộ các kết quả đạt được về tổng hợp, tối ưu hóa quy trình và xác định cấu trúc của 3 dẫn xuất; đồng thời nêu ra các kiến nghị nghiên cứu tiếp theo về hoạt tính sinh học và mở rộng chuyển hóa tạo dị vòng.

Kết quả và đóng góp

Kết quả định lượng và đặc trưng sản phẩm

Khóa luận đã tổng hợp thành công 3 dẫn xuất của 4-hydroxycoumarin với các thông số thực nghiệm được ghi nhận đầy đủ trong văn bản:

Hợp chất Tên hóa học Trạng thái tinh thể Màu sắc Nhiệt độ nóng chảy ($^\circ\text{C}$) Khối lượng thu được Hiệu suất phản ứng Dữ liệu đối chiếu tài liệu
(A) 4-Aminocoumarin Tinh thể hình vảy Màu vàng $225 - 227$ — Phụ thuộc biến số vi sóng $T_{nc} = 226 - 228^\circ\text{C}$ (theo [3])
(B) 4-[2-(4-chlorophenyl)-2-oxoethoxy]-2H-chromen-2-one Tinh thể hình kim Màu trắng $220 - 222$ $1,61\text{ g}$ $51,19%$ Hiệu suất $63%$, $T_{nc} = 220 - 221^\circ\text{C}$ (theo [6])
(C) 4-[2-(3-nitrophenyl)-2-oxoethoxy]-2H-chromen-2-one Tinh thể nhỏ óng ánh Màu vàng nhạt $230 - 232$ $1,87\text{ g}$ $57,54%$ —

Đóng góp mới của tác giả

  • Thiết lập thành công quy trình tổng hợp 4-aminocoumarin bằng nguồn năng lượng vi sóng gia dụng thay thế phương pháp đun hồi lưu nhiệt truyền thống, giúp đơn giản hóa thao tác và rút ngắn đáng kể thời gian phản ứng xuống còn 6–8 phút.
  • Xây dựng phương trình toán học mô tả chính xác tương quan giữa hiệu suất tổng hợp 4-aminocoumarin với công suất vi sóng, tỉ lệ mol tác chất và thời gian chiếu xạ thông qua phương pháp quy hoạch thực nghiệm trực giao cấp 1 toàn phần, cho phép dự đoán hiệu suất phản ứng trong phạm vi khảo sát.
  • Tổng hợp và công bố bộ dữ liệu phổ nghiệm đầy đủ (FTIR, $^1\text{H-NMR}$, $^{13}\text{C-NMR}$, HR-MS) của hai dẫn xuất ether mới chứa nhóm carbonyl liên hợp: 4-[2-(4-chlorophenyl)-2-oxoethoxy]-2H-chromen-2-one và 4-[2-(3-nitrophenyl)-2-oxoethoxy]-2H-chromen-2-one.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế được ghi nhận trong văn bản

  • Quá trình tổng hợp vi sóng được thực hiện trên thiết bị gia dụng (Sharp R-758B), chưa sử dụng thiết bị vi sóng chuyên dụng trong phòng thí nghiệm hóa học (vốn có khả năng kiểm soát chính xác nhiệt độ và áp suất buồng phản ứng).
  • Khóa luận mới dừng lại ở phạm vi tổng hợp hóa học và xác định cấu trúc phổ nghiệm, chưa tiến hành thử nghiệm đánh giá hoạt tính sinh học trực tiếp (in vitro hoặc in vivo) của các dẫn xuất tổng hợp được.

Hướng nghiên cứu tiếp theo

  • Tiếp tục sử dụng 4-aminocoumarin và các dẫn xuất ether đã tổng hợp làm chất trung gian để phát triển các phản ứng đóng vòng tạo hợp chất dị vòng ngưng tụ phức tạp hơn (như oxazine, thiazine, pyrazole, quinoline).
  • Khảo sát các thử nghiệm sàng lọc hoạt tính sinh học đối với 3 hợp chất đã điều chế, bao gồm hoạt tính kháng đông máu, kháng khuẩn, kháng nấm và kháng viêm.

Giá trị tham khảo

Tài liệu khóa luận có giá trị tham khảo thiết thực cho:

  • Sinh viên, học viên chuyên ngành Hóa hữu cơ, Hóa dược và Sư phạm Hóa học: Tham khảo quy trình tổng hợp các dẫn xuất coumarin, kỹ thuật vận hành phản ứng hỗ trợ bằng vi sóng, và phương pháp tách kết tinh tinh chế sản phẩm rắn.
  • Người làm nghiên cứu tối ưu hóa quy trình hóa học: Tham khảo phương pháp áp dụng quy hoạch thực nghiệm trực giao cấp 1 toàn phần ($2^k$), quy trình lập ma trận thực nghiệm, xử lý số liệu lặp, kiểm định phương sai Cochran, kiểm định ý nghĩa hệ số Student và kiểm định độ tương thích Fisher.
  • Nghiên cứu cấu trúc phổ nghiệm: Cung cấp tài liệu quy kết tín hiệu phổ IR, $^1\text{H-NMR}$ và HR-MS chi tiết cho các hợp chất dị vòng chứa khung 2H-chromen-2-one.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao phản ứng tổng hợp dẫn xuất ether của 4-hydroxycoumarin lại sử dụng base $\text{K}_2\text{CO}_3$ và dung môi acetone thay vì $\text{NaOH}$ trong nước?

4-Hydroxycoumarin có tính acid ($\text{p}K_a = 4,3$) tương tự phenol nên cần môi trường kiềm để chuyển nhóm $-\text{OH}$ thành phenolate ái nhân mạnh. Tuy nhiên, nếu sử dụng base mạnh như $\text{NaOH}$ hay $\text{KOH}$ trong nước, vòng lactone của coumarin sẽ bị thủy phân mở vòng làm giảm hiệu suất. Do đó, tác giả sử dụng muối base yếu $\text{K}_2\text{CO}_3$ khan kết hợp với acetone (dung môi phân cực phi proton thích hợp cho cơ chế $S_N2$), vừa hòa tan tốt tác chất hữu cơ vừa ngăn ngừa sự mở vòng lactone.

2. Phương trình hồi quy tối ưu hóa phản ứng tổng hợp 4-aminocoumarin có dạng như thế nào và yếu tố nào ảnh hưởng mạnh nhất?

Phương trình hồi quy biểu diễn theo biến mã hóa không thứ nguyên là: $$y = 45,8213 + 22,5181 x_1 + 1,2653 x_2 + 2,2133 x_3$$ Trong đó, hệ số $b_1 = 22,5181$ có giá trị dương lớn nhất, chứng minh công suất lò vi sóng ($x_1$) là yếu tố ảnh hưởng tuyến tính thuận mạnh nhất đến hiệu suất phản ứng, tiếp theo là tỉ lệ mol tác chất ($x_3, b_3 = 2,2133$) và thời gian chiếu xạ ($x_2, b_2 = 1,2653$). Các hệ số tương tác đôi và ba đều không có ý nghĩa thống kê.

3. Dấu hiệu phổ IR nào chứng minh 4-hydroxycoumarin đã chuyển hóa thành 4-aminocoumarin?

Trên phổ IR của sản phẩm 4-aminocoumarin, pic hấp thụ tù rộng tại $3211,23\text{ cm}^{-1}$ đặc trưng cho liên kết $\text{O-H}$ của 4-hydroxycoumarin đã biến mất hoàn toàn, thay vào đó xuất hiện mũi đôi trong vùng $3100 - 3400\text{ cm}^{-1}$ đặc trưng cho dao động hóa trị của nhóm $-\text{NH}_2$. Đồng thời, pic carbonyl lactone dịch chuyển về $1637\text{ cm}^{-1}$ do hiệu ứng liên hợp.

4. Hiệu suất và nhiệt độ nóng chảy của hai dẫn xuất ether (B) và (C) đạt được là bao nhiêu?

Hợp chất 4-[2-(4-chlorophenyl)-2-oxoethoxy]-2H-chromen-2-one (B) thu được $1,61\text{ g}$ với hiệu suất $51,19%$, nhiệt độ nóng chảy $220 - 222^\circ\text{C}$ (tinh thể hình kim màu trắng). Hợp chất 4-[2-(3-nitrophenyl)-2-oxoethoxy]-2H-chromen-2-one (C) thu được $1,87\text{ g}$ với hiệu suất $57,54%$, nhiệt độ nóng chảy $230 - 232^\circ\text{C}$ (tinh thể nhỏ óng ánh màu vàng nhạt).

5. Tiêu chuẩn thống kê nào được dùng để kiểm tra tính đồng nhất của các phương sai lặp trong quy hoạch thực nghiệm?

Tác giả sử dụng chuẩn số Cochran ($G$). Với 8 thí nghiệm và mỗi thí nghiệm lặp lại 3 lần, chuẩn số tính toán được là $G = 0,1553$, nhỏ hơn giá trị tới hạn tra bảng $G_{\text{bảng}(0,05; 3; 8)} = 0,5157$, kết luận các phương sai thực nghiệm đồng nhất và đủ điều kiện để xác định phương sai tái hiện.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Trần Thị Bích Nhật đã hoàn thành trọn vẹn mục tiêu nghiên cứu chuyển hóa 4-hydroxycoumarin thành 3 dẫn xuất có cấu trúc xác định gồm 4-aminocoumarin và 2 hợp chất ether carbonyl liên hợp. Đề tài đã ứng dụng thành công phương pháp vi sóng gia dụng kết hợp với mô hình quy hoạch thực nghiệm trực giao cấp 1 toàn phần ($2^3$) để tối ưu hóa điều kiện tổng hợp 4-aminocoumarin với độ tin cậy thống kê cao. Toàn bộ cấu trúc của các sản phẩm tổng hợp đều được làm sáng tỏ và chứng minh bằng hệ thống dữ liệu phổ nghiệm FTIR, $^1\text{H-NMR}$ và HR-MS.