Khóa Luận Tốt Nghiệp Cử Nhân Hóa Học Về 3-Aminocoumarin

Luận văn tốt nghiệp hóa học nghiên cứu tốt nghiệp hóa học tổng hợp một số amide chứa dị vòng 3 aminocoumarin, điều tra thực trạng, phân tích số liệu, đề xuất biện pháp cải tiến

• Tác giả: Trương Hoài Thuận
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Tiến Công
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm TP.HCM
• Chuyên ngành: Hóa học
• Đề tài: Khóa Luận Tốt Nghiệp: Tổng Hợp 3-Aminocoumarin và Ứng Dụng
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CÁM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. TỔNG QUAN VỀ COUMARIN VÀ DẪN XUẤT
• 1.2. TỔNG QUAN VỀ AMINOCOUMARIN
• 1.2.1. Hydrazide và sự chuyển hóa thành vòng năm cạnh chứa nitrogen
• 2. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM
• 2.1. Tổng hợp acid 2-(p-tolyloxy) acetic
• 2.2. Tổng hợp 5-(p-tolyloxymethyl)-4-phenyl-1,2,4-triazole-3-thiol
• 2.3. Tổng hợp 3-acetylaminocoumarin
• 2.4. Tổng hợp 3-aminocoumarin
• 2.5. Tổng hợp 2-chloro-N-(2-oxo-2H-chromen-3-yl)acetamide
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Giai đoạn 1: Tổng hợp ester ethyl 2-(p-tolyloxy)acetate
• 3.2. Giai đoạn 2: Tổng hợp 2-(p-tolyloxy)acetohydrazide
• 3.3. Nghiên cứu cấu trúc và các giai đoạn tổng hợp tiếp theo
• 3.4. Tổng hợp 5-(p-tolyloxymethyl)-4-phenyl-1,2,4-triazole-3-thiol
• 3.5. Tổng hợp 3-acetylaminocoumarin
• 3.6. Tổng hợp 3-aminocoumarin
• 3.7. Tổng hợp 2-chloro-N-(2-oxo-2H-chromen-3-yl)acetamide
• 3.8. Tổng hợp N-{2-oxo-2H-chromen-3-yl}-2-{5-[(p-tolyloxy)methyl]-1,3,4-oxadiazol-
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Khóa Luận Tốt Nghiệp 3 Aminocoumarin

Khóa luận tốt nghiệp về 3-Aminocoumarin là một nghiên cứu quan trọng trong lĩnh vực hóa học hữu cơ. Nghiên cứu này không chỉ giúp sinh viên nắm vững kiến thức lý thuyết mà còn thực hành các phương pháp tổng hợp hóa học hiện đại. 3-Aminocoumarin là một hợp chất có nhiều ứng dụng trong y học và công nghiệp. Việc tổng hợp và nghiên cứu ứng dụng của nó sẽ mở ra nhiều cơ hội mới trong nghiên cứu và phát triển sản phẩm.

1.1. Giới Thiệu Về 3 Aminocoumarin

3-Aminocoumarin là một dẫn xuất của coumarin, có cấu trúc hóa học đặc biệt. Hợp chất này được biết đến với nhiều hoạt tính sinh học, bao gồm khả năng kháng khuẩn và chống viêm. Nghiên cứu về 3-Aminocoumarin đã thu hút sự quan tâm của nhiều nhà khoa học trong những năm gần đây.

1.2. Lịch Sử Nghiên Cứu 3 Aminocoumarin

Lịch sử nghiên cứu về 3-Aminocoumarin bắt đầu từ những năm đầu thế kỷ 20. Nhiều phương pháp tổng hợp đã được phát triển, từ phương pháp ngưng tụ Perkin đến các phương pháp hiện đại hơn. Những nghiên cứu này đã chứng minh được tiềm năng ứng dụng của hợp chất trong y học và công nghiệp.

II. Vấn Đề Trong Nghiên Cứu 3 Aminocoumarin

Mặc dù 3-Aminocoumarin có nhiều ứng dụng tiềm năng, nhưng việc tổng hợp và nghiên cứu hoạt tính sinh học của nó vẫn gặp nhiều thách thức. Các vấn đề như hiệu suất tổng hợp thấp và khó khăn trong việc xác định cấu trúc hóa học là những trở ngại lớn. Việc tìm ra các phương pháp tổng hợp hiệu quả hơn là cần thiết để khai thác tối đa tiềm năng của hợp chất này.

2.1. Thách Thức Trong Phương Pháp Tổng Hợp

Các phương pháp tổng hợp hiện tại thường có hiệu suất thấp, chỉ đạt khoảng 25-30%. Điều này làm hạn chế khả năng sản xuất 3-Aminocoumarin ở quy mô lớn. Cần có những nghiên cứu sâu hơn để cải thiện hiệu suất và độ tinh khiết của sản phẩm.

2.2. Khó Khăn Trong Nghiên Cứu Hoạt Tính Sinh Học

Việc xác định hoạt tính sinh học của 3-Aminocoumarin cũng gặp nhiều khó khăn. Các nghiên cứu hiện tại chưa đủ để khẳng định rõ ràng tác dụng của hợp chất này đối với các loại vi khuẩn và virus. Cần có thêm nhiều thử nghiệm lâm sàng để đánh giá chính xác hơn.

III. Phương Pháp Tổng Hợp 3 Aminocoumarin Hiệu Quả

Để giải quyết các vấn đề trong nghiên cứu 3-Aminocoumarin, nhiều phương pháp tổng hợp mới đã được đề xuất. Các phương pháp này không chỉ cải thiện hiệu suất mà còn giảm thiểu thời gian và chi phí sản xuất. Việc áp dụng các công nghệ hiện đại như vi sóng và xúc tác cũng đã cho thấy hiệu quả tích cực.

3.1. Phương Pháp Ngưng Tụ Perkin

Phương pháp ngưng tụ Perkin là một trong những phương pháp truyền thống để tổng hợp 3-Aminocoumarin. Phương pháp này sử dụng aldehyde salicylic và glycine, cho hiệu suất tổng hợp tương đối cao. Tuy nhiên, cần cải tiến để nâng cao hiệu quả hơn nữa.

3.2. Sử Dụng Công Nghệ Vi Sóng

Công nghệ vi sóng đã được áp dụng trong tổng hợp 3-Aminocoumarin và cho thấy hiệu quả vượt trội. Phương pháp này giúp rút ngắn thời gian phản ứng và tăng cường hiệu suất tổng hợp, mở ra hướng đi mới cho nghiên cứu và sản xuất.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của 3 Aminocoumarin

3-Aminocoumarin có nhiều ứng dụng trong y học, đặc biệt là trong điều trị các bệnh do vi khuẩn và virus. Nghiên cứu cho thấy hợp chất này có khả năng kháng khuẩn mạnh mẽ, đặc biệt là đối với các vi khuẩn Gram dương. Ngoài ra, 3-Aminocoumarin còn được sử dụng trong các sản phẩm chăm sóc sức khỏe và mỹ phẩm.

4.1. Ứng Dụng Trong Y Học

Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng 3-Aminocoumarin có khả năng điều trị hiệu quả các bệnh nhiễm trùng do vi khuẩn. Các dẫn xuất của nó như Novobiocin và Clorobiocin đã được sử dụng để điều trị các bệnh nhiễm trùng nghiêm trọng.

4.2. Ứng Dụng Trong Công Nghiệp

Ngoài y học, 3-Aminocoumarin còn được ứng dụng trong công nghiệp hóa chất. Hợp chất này có thể được sử dụng làm nguyên liệu cho các sản phẩm hóa học khác, mở rộng khả năng ứng dụng của nó trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

V. Kết Luận Và Tương Lai Của Nghiên Cứu 3 Aminocoumarin

Nghiên cứu về 3-Aminocoumarin đã mở ra nhiều cơ hội mới trong lĩnh vực hóa học hữu cơ. Mặc dù còn nhiều thách thức, nhưng với sự phát triển của công nghệ và phương pháp tổng hợp mới, tiềm năng ứng dụng của hợp chất này là rất lớn. Tương lai của nghiên cứu 3-Aminocoumarin hứa hẹn sẽ mang lại nhiều giá trị cho khoa học và công nghệ.

5.1. Triển Vọng Nghiên Cứu

Với sự phát triển không ngừng của khoa học, nghiên cứu về 3-Aminocoumarin sẽ tiếp tục được mở rộng. Các phương pháp tổng hợp mới và nghiên cứu hoạt tính sinh học sẽ giúp khai thác tối đa tiềm năng của hợp chất này.

5.2. Định Hướng Phát Triển Sản Phẩm

Các sản phẩm từ 3-Aminocoumarin có thể được phát triển để phục vụ cho nhu cầu ngày càng cao trong y học và công nghiệp. Việc nghiên cứu và phát triển các sản phẩm mới từ hợp chất này sẽ góp phần nâng cao chất lượng cuộc sống.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong lĩnh vực hóa học hữu cơ, hóa học các hợp chất dị vòng giữ vai trò đặc biệt quan trọng, chiếm hơn một nửa tổng số các công trình nghiên cứu được công bố hàng năm nhờ vào khả năng ứng dụng phong phú trong đời sống và kỹ thuật. Khóa luận tốt nghiệp cử nhân hóa học của tác giả Trương Hoài Thuận, dưới sự hướng dẫn của TS. Nguyễn Tiến Công tại Khoa Hóa học, Trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh (tháng 5/2014), tập trung vào hướng tổng hợp hóa dược này với đề tài: "Tổng hợp một số amide chứa dị vòng 3-aminocoumarin".

Bối cảnh thực tiễn được tác giả nêu rõ xuất phát từ giá trị sinh học và ứng dụng thực nghiệm của các hệ dị vòng thành phần:

• Dị vòng coumarin (benzo $\alpha$-pyron) và các dẫn xuất aminocoumarin thể hiện nhiều hoạt tính sinh học như kháng khuẩn, kháng nấm, kháng viêm, chống đông máu, chống oxy hóa, giảm đau, hỗ trợ điều trị ung thư, thoái hóa thần kinh và bệnh tim mạch. Các kháng sinh tự nhiên chứa khung 3-aminocoumarin như Novobiocin và Clorobiocin đã được ứng dụng trong điều trị vi khuẩn Gram dương kháng thuốc.
• Dẫn xuất 1,3,4-oxadiazole-2-thiol có hoạt tính diệt khuẩn, chống nấm mốc, giảm đau, kháng viêm, ức chế sự phát triển của khối u và virus HIV-1; đồng thời nhờ tính oxy hóa khử thuận nghịch của nhóm -SH, hợp chất này còn được nghiên cứu làm phụ gia chống lão hóa polymer, chống ăn mòn kim loại và vật liệu composite cho điện cực catot pin liti thứ cấp.
• Dẫn xuất 4-aryl-4H-1,2,4-triazole-3-thiol được ghi nhận có khả năng kháng khuẩn, kháng nấm, kháng virus, chống trầm cảm và ức chế protein vận chuyển cholesteryl ester.

Xuất phát từ các tiềm năng trên, tác giả đặt mục tiêu kết hợp khung coumarin, liên kết amide và các dị vòng năm cạnh (1,3,4-oxadiazole, 1,2,4-triazole) vào cùng một cấu trúc phân tử.

Nhiệm vụ và mục tiêu nghiên cứu cụ thể được đánh số theo văn bản bao gồm:

1. Đi từ chất đầu là aldehyde salicylic tiến hành các phản ứng để tổng hợp 2-chloro-N-(2-oxo-2H-chromen-3-yl)acetamide.
2. Đi từ acid 2-(p-tolyloxy)acetic tiến hành các phản ứng tổng hợp dẫn xuất chứa dị vòng năm cạnh 1,3,4-oxadiazole-2-thiol và 1,2,4-triazole-3-thiol.
3. Thực hiện phản ứng tổng hợp dẫn xuất amide dị vòng coumarin chứa dị vòng năm cạnh 1,3,4-oxadiazole-2-thiol và 1,2,4-triazole-3-thiol.
4. Nghiên cứu cấu trúc của các hợp chất tổng hợp được bằng các phương pháp vật lý hiện đại như phổ IR, $^1\text{H-NMR}$.
5. Thăm dò hoạt tính sinh học của một số dẫn xuất amide tổng hợp được.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Quá trình tổng hợp hóa học, cơ chế phản ứng, cấu trúc phân tử và hoạt tính kháng khuẩn của các dẫn xuất 3-aminocoumarin gắn với vòng 1,3,4-oxadiazole và 1,2,4-triazole qua cầu nối thioacetamide.
• Phạm vi thực hiện: Nghiên cứu thực nghiệm tại Phòng Tổng hợp Hữu cơ (Khoa Hóa học), đo phổ IR tại Khoa Hóa học - Trường Đại học Sư phạm TP.HCM; đo phổ NMR tại Phòng NMR - Viện Hóa học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam; khảo sát hoạt tính vi sinh tại Phòng Vi sinh, Khoa Sinh học - Trường Đại học Sư phạm TP.HCM vào tháng 5/2014.

---

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận thuộc loại hình nghiên cứu thực nghiệm hóa tổng hợp hữu cơ kết hợp phân tích cấu trúc phổ nghiệm và thử nghiệm hoạt tính sinh học in vitro.

Khung lý thuyết và các phản ứng nền tảng:

• Lý thuyết tổng hợp vòng coumarin: Phân tích các phương pháp kinh điển gồm phản ứng ngưng tụ Perkin (giữa aldehyde salicylic và dẫn xuất carboxylate/acid carboxylic xúc tác base), phương pháp Pechmann (giữa phenol và $\beta$-keto ester xúc tác acid), phương pháp ngưng tụ Knoevenagel và phản ứng Wittig. Tác giả chọn lọc phản ứng ngưng tụ giữa aldehyde salicylic và acetylglycine trong anhydride acetic có mặt piperidine để đóng vòng lacton tạo 3-acetylaminocoumarin.
• Hóa học hợp chất hydrazide: Cấu trúc $R\text{-CONHNH}_2$, cơ chế phản ứng cộng nucleophile ($A_N$) của hydrazine vào nhóm ester; phản ứng đóng vòng năm cạnh chứa dị tố nitơ, lưu huỳnh, oxy tạo dị vòng 1,3,4-oxadiazole (phản ứng với $\text{CS}_2$ trong môi trường kiềm) và dị vòng 1,2,4-triazole (qua chất trung gian carbothioamide với phenyl isothiocyanate).
• Hiện tượng hỗ biến (tautomerism): Khảo sát sự cân bằng giữa hai dạng hỗ biến thione ($\text{-NH-C=S}$) và thiol ($\text{-N=C-SH}$) của hệ dị vòng năm cạnh 1,3,4-oxadiazole-2-thiol/thione và 1,2,4-triazole-3-thiol/thione thông qua các tín hiệu phổ đặc trưng.

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm:

• Phương pháp tổng hợp hữu cơ đa giai đoạn: Đun hồi lưu (reflux), đun cách thủy, khuấy từ ở nhiệt độ phòng, kiểm soát môi trường pH axit/bazơ, kết tinh phân đoạn.
• Phương pháp tinh chế và cô lập sản phẩm: Chiết lỏng - lỏng, lọc áp suất giảm, rửa tủa bằng dung môi chọn lọc (nước lạnh, diethyl ether, ethanol), kết tinh lại trong các dung môi thích hợp (nước, ethanol, hỗn hợp ethanol : nước tỉ lệ 1:2, dioxane, hỗn hợp ethanol : dioxane tỉ lệ 3:1).
• Phương pháp kiểm tra độ tinh khiết và hằng số vật lý: Đo nhiệt độ nóng chảy của các tinh thể sau khi kết tinh lại đến nhiệt độ ổn định.

Phương pháp xác định cấu trúc:

• Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FT-IR): Xác định các nhóm chức đặc trưng qua dao động hóa trị ($\nu$) của các liên kết $\text{N-H}$, $\text{C=O}$, $\text{C=N}$, $\text{C=S}$, $\text{S-H}$, $\text{C-O-C}$, $\text{C-H}$ thơm và no.
• Phổ cộng hưởng từ hạt nhân ($^1\text{H-NMR}$ và $^{13}\text{C-NMR}$): Xác định độ chuyển dịch hóa học ($\delta$, ppm), dạng pic (singlet, doublet, triplet, multiplet), cường độ tích phân và hằng số tương tác spin-spin ($J$, Hz) để quy kết chính xác vị trí của từng nguyên tử hydro trong khung phân tử.
• Phổ khối lượng (MS): Xác định khối lượng phân tử thông qua mảnh ion phân tử $[M+H]^+$.

Phương pháp thử nghiệm sinh học:

• Phương pháp khuếch tán qua giếng thạch (agar well diffusion) trên môi trường thạch dinh dưỡng MPA (Meat Peptone Agar) nhằm đánh giá hoạt tính kháng khuẩn đối với hai chủng vi khuẩn: vi khuẩn Gram âm (Escherichia coli) và vi khuẩn Gram dương (Bacillus subtilis). Đánh giá định lượng dựa trên hiệu số đường kính vòng vô khuẩn $(D - d)$ tính bằng milimét (mm).

---

Nội dung chính theo từng chương

Chương I: Tổng quan

Chương I tổng hợp hệ thống tài liệu về cấu trúc, tính chất và các hướng tổng hợp liên quan đến 4 nhóm hợp chất chính:

• Coumarin và dẫn xuất: Định nghĩa coumarin là dẫn xuất của $\alpha$-pyron có cấu trúc $C_9\text{-}C_6$, phân bố tự nhiên trong thực vật (như đậu Tonka Dipteryx odorata). Tổng kết các phương pháp điều chế tiêu biểu (Perkin, Pechmann, Knoevenagel, Wittig). Phân tích tổng quan nhóm 3-aminocoumarin, các quy trình tổng hợp của Linch (1912) và các hướng cải tiến tiếp theo; dẫn chứng các hoạt tính ức chế vi khuẩn Gram (+) của kháng sinh tự nhiên Novobiocin, Clorobiocin và các nghiên cứu tổng hợp dẫn xuất 3-aminocoumarin ức chế vi sinh vật của các tác giả quốc tế.
• Hydrazide và sự chuyển hóa thành vòng năm cạnh chứa nitrogen: Trình bày đặc điểm liên kết hydro liên phân tử, tính chất phổ hồng ngoại ($\nu_{\text{C=O}}$ ở $1650 - 1720\text{ cm}^{-1}$, $\nu_{\text{N-H}}$ trải rộng $3200 - 3450\text{ cm}^{-1}$) và phổ NMR ($\delta_{\text{NH}}$ ở 9 - 12 ppm). Khảo sát các phản ứng đóng vòng từ hydrazide thành dị vòng 1,3,4-oxadiazole, pyrazole, 1,3,4-thiadiazole, 1,2,4-triazole và thiazolidinone khi tương tác với các tác nhân như $\text{POCl}_3$, $\text{CS}_2$, phenyl isothiocyanate, acid carboxylic.
• Dẫn xuất 4-phenyl-1,2,4-triazole-3-thiol/thione: Khảo sát hiện tượng hỗ biến giữa dạng thiol và thione. Chỉ rõ việc xác định dạng tồn tại ưu thế dựa vào cực đại hấp thụ IR ở vùng $2740 - 2770\text{ cm}^{-1}$ ($\text{S-H}$) hoặc vùng $3100 - 3300\text{ cm}^{-1}$ ($\text{N-H}$), cùng tương tác dị hạch trên phổ HMBC. Tổng thuật các quy trình tổng hợp triazole-3-thiol từ thiosemicarbazide trong môi trường dung dịch $\text{NaOH}$ hoặc $\text{KOH}$.
• Dẫn xuất 1,3,4-oxadiazole-2-thiol/thione: Khái quát cấu trúc dị vòng thơm 5 cạnh chứa 1 nguyên tử oxy và 2 nguyên tử nitơ; cân bằng hỗ biến thione/thiol; con đường tổng hợp từ hydrazide tác dụng với carbon disulfide ($\text{CS}_2$) trong dung môi ethanol kiềm hóa bằng $\text{KOH}$, sau đó acid hóa để thu sản phẩm.

Chương II: Thực nghiệm

Chương II mô tả chi tiết quy trình thực nghiệm, hóa chất sử dụng, hiện tượng và thông số vật lý của chuỗi 9 hợp chất tổng hợp cùng quy trình thử hoạt tính vi sinh:

• Hợp chất (1) - Acid 2-(p-tolyloxy)acetic: Phản ứng giữa $p$-cresol (17,3 g; 0,16 mol) và acid monochloroacetic (23,6 g; 0,25 mol) với sự có mặt của $\text{K}_2\text{CO}_3$ trong nước, đun hồi lưu 2 giờ, acid hóa bằng $\text{HCl}$ (1:1). Thu được 15,91 g tinh thể hình kim màu trắng, nhiệt độ nóng chảy $137^\circ\text{C} - 143^\circ\text{C}$.
• Hợp chất (2) - 2-(p-tolyloxy)acetohydrazide: Thực hiện qua 2 giai đoạn:
  • Giai đoạn 1: Điều chế ethyl 2-(p-tolyloxy)acetate từ 12,45 g hợp chất (1) với 100 ml ethanol tuyệt đối và 8-10 ml $\text{H}_2\text{SO}_4$ đậm đặc, đun hồi lưu 5-6 giờ, trung hòa bằng $\text{KHCO}_3$, chiết bằng diethyl ether thu ester màu nâu.
  • Giai đoạn 2: Cho 29,1 g ester phản ứng với 30 ml hydrazine hydrate 50% (chia làm 3 lần thêm cách quãng trong quá trình đun hồi lưu 6 giờ trong ethanol). Sau khi để nguội 24 giờ, kết tinh lại trong ethanol thu được 12,08 g tinh thể hình kim màu trắng, nhiệt độ nóng chảy $135^\circ\text{C} - 137^\circ\text{C}$.
• Hợp chất (3) - 5-[(p-tolyloxy)methyl]-1,3,4-oxadiazol-2-thiol: Đun cách thủy 5 giờ hỗn hợp gồm 9 g (2) (0,05 mol), 4,2 g $\text{KOH}$ (0,075 mol) và 5,7 g $\text{CS}_2$ trong ethanol. Axit hóa bằng $\text{HCl}$ 10% về $\text{pH} = 2-3$, kết tinh lại trong hỗn hợp ethanol : nước (tỉ lệ 1:2). Thu được 6,9 g tinh thể hình kim màu trắng, nhiệt độ nóng chảy $199^\circ\text{C} - 201^\circ\text{C}$, hiệu suất 66,3%.
• Hợp chất (4) - 4-phenyl-5-[(p-tolyloxy)methyl]-4H-1,2,4-triazole-3-thiol:
  • Giai đoạn 1: Phản ứng giữa 0,02 mol chất (2) và 2,7 g phenyl isothiocyanate trong 30 ml ethanol, đun hồi lưu cách thủy 1 giờ thu $N$-phenyl-2-[2-(p-tolyloxy)acetyl]hydrazine-1-carbothioamide rắn.
  • Giai đoạn 2: Cho toàn bộ chất rắn vào 25 ml $\text{NaOH}$ 2M, đun hồi lưu 2 giờ, làm lạnh, acid hóa bằng $\text{HCl}$ loãng đến $\text{pH} = 3-4$. Kết tinh lại trong ethanol thu được 3,4 g tinh thể hình kim màu trắng, nhiệt độ nóng chảy $190^\circ\text{C} - 192^\circ\text{C}$.
• Hợp chất (5) - 3-acetylaminocoumarin:
  • Giai đoạn 1: Hòa tan 3,56 g glycine (0,04 mol) trong 50 ml nước, thêm 10,4 g anhydride acetic (0,1 mol), khuấy 20 phút rồi để tủ lạnh 24 giờ thu acetylglycine.
  • Giai đoạn 2: Hòa tan 5 g acetylglycine, 6,1 g aldehyde salicylic (0,05 mol), 4,9 ml anhydride acetic (0,049 mol) và 1 ml piperidine trong bình cầu 250 ml, đun hồi lưu 6 giờ. Thêm nước thủy phân anhydride dư, rửa tủa bằng diethyl ether để loại piperidine, kết tinh trong ethanol thu được 4,4 g tinh thể hình kim màu nâu đỏ, nhiệt độ nóng chảy $200^\circ\text{C} - 203^\circ\text{C}$, hiệu suất 50,72%.
• Hợp chất (6) - 3-aminocoumarin: Thủy phân 3,22 g (5) (0,02 mol) trong 20 ml ethanol nóng và 5 ml $\text{HCl}$ đặc, đun hồi lưu 2 giờ, trung hòa bằng dung dịch $\text{NaHCO}_3$ đến môi trường base. Kết tinh lại bằng ethanol thu được 1,77 g chất rắn hình vảy màu trắng ngà, nhiệt độ nóng chảy $127^\circ\text{C}$.
• Hợp chất (7) - 2-chloro-N-(2-oxo-2H-chromen-3-yl)acetamide: Cho 8,05 g (6) (0,05 mol) và 4,12 g $\text{CH}_3\text{COONa}$ (0,05 mol) trong 100 ml dioxane tác dụng với 0,05 mol 2-chloroacetyl chloride trong 50 ml dioxane lạnh. Lắc 1 giờ ở nhiệt độ phòng, đun $70^\circ\text{C} - 80^\circ\text{C}$ trong 1 giờ. Đổ vào 200 ml nước đá, kết tinh lại trong ethanol thu 7,30 g tinh thể hình kim màu vàng nhạt, nhiệt độ nóng chảy $184,4^\circ\text{C} - 184,7^\circ\text{C}$.
• Hợp chất (8) - N-(2-oxo-2H-chromen-3-yl)-2-({5-[(p-tolyloxy)methyl]-1,3,4-oxadiazol-2-yl}thio)acetamide: Phản ứng giữa 0,56 g chất (3), 0,593 g chất (7) và 0,345 g $\text{K}_2\text{CO}_3$ trong 30 ml acetone, đun cách thủy 5 giờ. Kết tinh lại trong dioxane thu 0,73 g tinh thể hình kim màu trắng, nhiệt độ nóng chảy $204,1^\circ\text{C} - 206,1^\circ\text{C}$.
• Hợp chất (9) - N-(2-oxo-2H-chromen-3-yl)-2-({4-phenyl-5-[(p-tolyloxy)methyl]-4H-1,2,4-triazol-3-yl}thio)acetamide: Phản ứng giữa 0,69 g chất (4), 0,593 g chất (7) và 0,345 g $\text{K}_2\text{CO}_3$ trong 30 ml acetone, đun hồi lưu cách thủy 5 giờ. Kết tinh lại trong hỗn hợp ethanol : dioxane (3:1) thu 0,914 g tinh thể hình kim màu trắng, nhiệt độ nóng chảy $210^\circ\text{C} - 212^\circ\text{C}$, hiệu suất 73,12%.
• Quy trình thử hoạt tính vi sinh: Chuẩn bị môi trường MPA gồm 5 g cao thịt, 5 g peptone, 5 g $\text{NaCl}$ khan, 20 g agar trong 1000 ml nước cất, hấp vô trùng bằng nồi hấp áp suất. Cấy trải vi khuẩn B. subtilis và E. coli lên đĩa petri, dùng khoan nút chai tạo giếng thạch, nhỏ 0,1 ml dung dịch mẫu thử ở các nồng độ 0,3% và 0,5%. Giữ lạnh $4 - 8$ giờ để chất khuếch tán, sau đó ủ ở nhiệt độ phòng 24 giờ rồi đo đường kính vòng vô khuẩn $(D - d)$.

Chương III: Kết quả và thảo luận

Chương III phân tích cơ chế phản ứng và biện luận cấu trúc phân tử của các chất tổng hợp:

• Cơ chế phản ứng:
  • Tổng hợp chất (1): Phản ứng thế nucleophile lưỡng phân ($S_N2$) giữa ion $p$-cresolate và acid monochloroacetic qua trạng thái chuyển tiếp, trong đó $\text{K}_2\text{CO}_3$ đóng vai trò là chất phản ứng và tạo môi trường kiềm hoạt hóa tác nhân nucleophile.
  • Tổng hợp chất (2): Giai đoạn ester hóa diễn ra theo cơ chế cộng - tách thế acyl nucleophile xúc tác acid; phản ứng tạo hydrazide diễn ra theo cơ chế cộng nucleophile ($A_N$) của hydrazine vào nhóm carbonyl ester. Tác giả giải thích việc chia nhỏ lượng hydrazine thêm vào nhiều lần nhằm tránh tạo môi trường kiềm quá mạnh gây thủy phân ester ngược lại.
  • Đóng vòng oxadiazol-2-thiol (3): Xảy ra qua 2 giai đoạn: nguyên tử nitơ của nhóm $-\text{NH}_2$ tấn công vào carbon của $\text{CS}_2$ tạo anion hydrazine carbodithioate; sau đó nguyên tử oxy của carbonyl tham gia cộng nucleophile đóng vòng oxadiazole và tách nước trong môi trường acid.
  • Đóng vòng triazole-3-thiol (4): Nitơ của nhóm amino hydrazide tấn công vào nhóm $-\text{N=C=S}$ tạo dẫn xuất thiosemicarbazide; dưới tác dụng của kiềm, nitơ đóng vòng vào carbonyl rồi tách nước tạo anion thiolate, acid hóa thu được vòng triazole.
  • Tổng hợp 3-acetylaminocoumarin (5): Thuộc phản ứng ngưng tụ Pechmann/Perkin cải tiến; carbanion của acetylglycine (tạo thành dưới tác dụng của xúc tác base piperidine) tấn công vào carbonyl của aldehyde salicylic, sau đó đóng vòng lacton nội phân tử và tách loại 2 phân tử nước.
• Biện luận dữ liệu phổ nghiệm:
  • Hợp chất (2): Phổ IR ghi nhận 2 peak nhọn ở $3312\text{ cm}^{-1}$ và $3204\text{ cm}^{-1}$ đặc trưng cho liên kết $\text{N-H}$ tự do của nhóm $-\text{NH-NH}_2$; dải hấp thụ tù rộng $3000 - 3300\text{ cm}^{-1}$ của $\text{N-H}$ liên kết hydro; dải mạnh ở $1666\text{ cm}^{-1}$ ($\text{C=O}$ hydrazide); dải ở $1618\text{ cm}^{-1}$ đặc trưng cho vòng thơm; $2912\text{ cm}^{-1}$ và $3032\text{ cm}^{-1}$ tương ứng với $\text{C-H}$ $sp^3$ và $\text{C-H}$ thơm.
  • Hợp chất (3): Phổ IR biến mất các peak nhọn $\text{N-H}$ và peak carbonyl ở $1666\text{ cm}^{-1}$, thay bằng peak $1645\text{ cm}^{-1}$ ($\text{C=N}$), peak $1228\text{ cm}^{-1}$ ($\text{C=S}$), $1080\text{ cm}^{-1}$ ($\text{C-O-C}$), dải tù $3100 - 3300\text{ cm}^{-1}$ ($\text{N-H}$ liên kết hydro). Phổ $^1\text{H-NMR}$ chứng minh sự tồn tại đồng thời của hai dạng hỗ biến thione/thiol: singlet tại $\delta = 10,12\text{ ppm}$ ($1\text{H}$, nhóm $-\text{NH}$ dạng thione); singlet tại $\delta = 4,55\text{ ppm}$ ($2\text{H}$, nhóm $-\text{CH}_2\text{-}$ dạng thione); singlet tại $\delta = 5,19\text{ ppm}$ ($2\text{H}$, nhóm $-\text{CH}_2\text{-}$ dạng thiol); hệ proton thơm para gồm 2 tín hiệu doublet tại $\delta = 6,88\text{ ppm}$ ($J = 8,5\text{ Hz}$) và $\delta = 6,93\text{ ppm}$; multiplet ở $\delta = 7,11\text{ ppm}$; singlet ở vùng trường mạnh $\delta = 2,23\text{ ppm}$ (tích phân tương đối $\approx 5,3$) là sự chồng chập của nhóm $-\text{CH}_3$ thơm và proton $-\text{SH}$ dạng thiol. Phổ khối lượng (MS) cho peak ion phân tử $[M+H]^+ = 222,9$, phù hợp khối lượng phân tử $M = 222$ của $\text{C}_9\text{H}_8\text{O}_2\text{N}_2\text{S}$.
  • Hợp chất (4): Phổ IR mất hoàn toàn các dải của $-\text{CONHNH}_2$, xuất hiện peak hấp thụ ở $2744\text{ cm}^{-1}$ đặc trưng cho liên kết $\text{S-H}$ (dạng thiol), peak $1273\text{ cm}^{-1}$ ($\text{C=S}$, dạng thione), các peak $1595\text{ cm}^{-1}$ và $1615\text{ cm}^{-1}$ ($\text{C=C}$ và $\text{C=N}$). Phổ $^1\text{H-NMR}$ ghi nhận tín hiệu singlet tại $\delta = 2,67\text{ ppm}$ ($3\text{H}$, $-\text{CH}_3$).
  • Hợp chất (5): Phổ IR có peak đơn nhọn ở $3331\text{ cm}^{-1}$ ($\text{N-H}$ amide), $1708\text{ cm}^{-1}$ ($\text{C=O}$ lacton), $1681\text{ cm}^{-1}$ ($\text{C=O}$ amide), $1605\text{ cm}^{-1}$ ($\text{C=C}$ thơm). Phổ $^1\text{H-NMR}$ xuất hiện đầy đủ 9 proton: singlet tại $\delta = 9,76\text{ ppm}$ ($1\text{H}$, $-\text{NH}$ amide); singlet tại $\delta = 2,17\text{ ppm}$ ($3\text{H}$, $-\text{CH}_3$ acetyl); singlet ở vùng trường yếu $\delta = 8,61\text{ ppm}$ ($1\text{H}$, proton $\text{H}^4$ trên vòng coumarin); tín hiệu doublet-doublet tại $\delta = 7,70\text{ ppm}$ ($^3J = 1,5\text{ Hz}$, $^4J = 1,0\text{ Hz}$, $\text{H}^5$); doublet tại $\delta = 7,39\text{ ppm}$ ($^3J = 8,0\text{ Hz}$, $\text{H}^8$); dạng triplet-doublet tại $\delta = 7,50\text{ ppm}$ ($^3J_1 = 7,5\text{ Hz}$, $^3J_2 = 8,0\text{ Hz}$, $^4J = 1,0\text{ Hz}$, $\text{H}^7$); và dạng giả triplet tại $\delta = 7,33\text{ ppm}$ ($^3J = 7,5\text{ Hz}$, $\text{H}^6$).

---

Kết quả và đóng góp

Khóa luận đã thực hiện thành công chuỗi phản ứng tổng hợp hữu cơ đa bước để tạo ra các hợp chất trung gian và các amide lai hóa mục tiêu. Các số liệu thực nghiệm định lượng về khối lượng, trạng thái vật lý, nhiệt độ nóng chảy và hiệu suất được tổng hợp trong bảng dưới đây:

Ký hiệu	Tên hợp chất	Khối lượng (g)	Dạng tinh thể, màu sắc	Nhiệt độ nóng chảy ($^\circ\text{C}$)	Hiệu suất (%)
(1)	Acid 2-(p-tolyloxy)acetic	15,91	Hình kim, màu trắng	137 – 143	—
(2)	2-(p-tolyloxy)acetohydrazide	12,08	Hình kim, màu trắng	135 – 137	—
(3)	5-[(p-tolyloxy)methyl]-1,3,4-oxadiazol-2-thiol	6,90	Hình kim, màu trắng	199 – 201	66,30%
(4)	4-phenyl-5-[(p-tolyloxy)methyl]-4H-1,2,4-triazole-3-thiol	3,40	Hình kim, màu trắng	190 – 192	—
(5)	3-acetylaminocoumarin	4,40	Hình kim, màu nâu đỏ	200 – 203	50,72%
(6)	3-aminocoumarin	1,77	Hình vảy, màu trắng ngà	127	—
(7)	2-chloro-N-(2-oxo-2H-chromen-3-yl)acetamide	7,30	Hình kim, màu vàng nhạt	184,4 – 184,7	—
(8)	N-(2-oxo-2H-chromen-3-yl)-2-({5-[(p-tolyloxy)methyl]-1,3,4-oxadiazol-2-yl}thio)acetamide	0,73	Hình kim, màu trắng	204,1 – 206,1	—
(9)	N-(2-oxo-2H-chromen-3-yl)-2-({4-phenyl-5-[(p-tolyloxy)methyl]-4H-1,2,4-triazol-3-yl}thio)acetamide	0,914	Hình kim, màu trắng	210 – 212	73,12%

Các đóng góp khoa học chính mà tác giả đã đạt được:

• Xây dựng thành công quy trình tổng hợp 2 dẫn xuất amide lai hóa mới là hợp chất (8) và (9) kết hợp đồng thời ba cấu trúc có hoạt tính sinh học: khung coumarin, liên kết amide và dị vòng năm cạnh chứa lưu huỳnh/nitơ/oxy (1,3,4-oxadiazole hoặc 1,2,4-triazole).
• Cải tiến và tối ưu hóa các điều kiện phản ứng tổng hợp chất trung gian: sử dụng kỹ thuật chia nhỏ lượng hydrazine hydrate để nâng cao hiệu suất tạo hydrazide (2) và hạn chế thủy phân ester; tái sử dụng dịch lọc tổng hợp acetylglycine cho các mẻ sau nhằm nâng cao hiệu suất phản ứng.
• Xác định và giải mã chi tiết cấu trúc phân tử của các chất tổng hợp bằng hệ thống phổ nghiệm FT-IR, $^1\text{H-NMR}$ và MS; làm sáng tỏ bản chất hỗ biến thione/thiol của dị vòng 1,3,4-oxadiazol-2-thiol và 1,2,4-triazole-3-thiol trên dữ liệu phổ thực tế.

---

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đề tài:

• Quy mô tổng hợp dừng lại ở mức phòng thí nghiệm (gam), hiệu suất của một số phản ứng trung gian còn ở mức trung bình (như tổng hợp 3-acetylaminocoumarin đạt 50,72%).
• Khảo sát hoạt tính sinh học trong khuôn khổ đề tài chỉ mới dừng lại ở bước thăm dò sơ bộ trên 2 chủng vi khuẩn chuẩn (E. coli và B. subtilis) bằng phương pháp khuếch tán giếng thạch ở 2 mức nồng độ (0,3% và 0,5%), chưa xác định được giá trị nồng độ ức chế tối thiểu (MIC).

Hướng nghiên cứu tiếp:

• Tối ưu hóa các thông số phản ứng (dung môi, tác nhân xúc tác, nhiệt độ và thời gian phản ứng) nhằm nâng cao hiệu suất tổng thể của toàn bộ chuỗi tổng hợp, đặc biệt là giai đoạn ghép nối tạo các amide (8) và (9).
• Mở rộng thử nghiệm hoạt tính sinh học trên nhiều chủng vi sinh vật kiểm định khác bao gồm các chủng vi khuẩn kháng thuốc, nấm sợi, nấm men và thử nghiệm độc tính tế bào đối với một số dòng tế bào ung thư theo các định hướng dược lý của hệ aminocoumarin.

---

Giá trị tham khảo

Khóa luận là tài liệu tham khảo chuyên ngành hữu ích cho sinh viên, học viên cao học và cán bộ nghiên cứu thuộc các ngành Hóa học (chuyên ngành Hóa hữu cơ), Sư phạm Hóa học và Hóa dược:

• Quy trình thực nghiệm: Cung cấp thông số chi tiết, điều kiện phản ứng và phương pháp tinh chế đối với các hợp chất trung gian quan trọng như 2-(p-tolyloxy)acetohydrazide, 3-aminocoumarin, dị vòng 1,3,4-oxadiazol-2-thiol và 1,2,4-triazole-3-thiol.
• Kỹ năng giải phổ cấu trúc: Phần biện luận phổ $^1\text{H-NMR}$ của 3-acetylaminocoumarin (5) và 5-[(p-tolyloxy)methyl]-1,3,4-oxadiazol-2-thiol (3) là ví dụ điển hình về phân tích hiệu ứng cảm ứng, hiệu ứng liên hợp, tính toán hằng số tách spin-spin liên vị ($J$) và chứng minh hiện tượng hỗ biến tautomer bằng phổ nghiệm.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Khóa luận đã chứng minh hiện tượng hỗ biến thiol-thione của hợp chất (3) bằng những tín hiệu phổ nào? Hiện tượng hỗ biến của hợp chất (3) được chứng minh qua cả phổ IR và $^1\text{H-NMR}$:

• Trên phổ IR: Xuất hiện đồng thời peak hấp thụ đặc trưng cho dao động của liên kết $\text{C=S}$ dạng thione ở $1228\text{ cm}^{-1}$ và dải tù rộng $\text{N-H}$ liên kết hydro ở vùng $3100 - 3300\text{ cm}^{-1}$.
• Trên phổ $^1\text{H-NMR}$: Quan sát thấy đồng thời tín hiệu của nhóm $-\text{NH}$ dạng thione tại $\delta = 10,12\text{ ppm}$ (singlet, $1\text{H}$), hai tín hiệu nhóm methylen $-\text{CH}_2\text{-}$ riêng biệt (singlet tại $\delta = 4,55\text{ ppm}$ của dạng thione và singlet tại $\delta = 5,19\text{ ppm}$ của dạng thiol), cùng tín hiệu của nhóm $-\text{SH}$ dạng thiol chồng chập ở vùng $\delta = 2,23\text{ ppm}$.

2. Vai trò của anhydride acetic và piperidine trong phản ứng tổng hợp 3-acetylaminocoumarin (5) là gì? Trong phản ứng tổng hợp chất (5), piperidine đóng vai trò là một base hữu cơ làm xúc tác để lấy proton linh động ở carbon alpha cạnh nhóm carbonyl của acetylglycine nhằm tạo carbanion nucleophile. Anhydride acetic được sử dụng với lượng dư, vừa đóng vai trò là dung môi phản ứng, vừa là tác nhân hút nước thúc đẩy quá trình ngưng tụ đóng vòng lacton nội phân tử.

3. Tại sao trong quá trình tổng hợp 2-(p-tolyloxy)acetohydrazide (2), lượng hydrazine phải chia làm nhiều lần thêm vào? Hydrazine là một base mạnh. Việc chia lượng dung dịch hydrazine hydrate 50% thành 3 lần thêm cách quãng trong quá trình đun hồi lưu nhằm kiểm soát môi trường phản ứng, tránh tạo ra môi trường kiềm quá mạnh làm thủy phân liên kết ester của chất đầu trở lại acid carboxylic, nhờ đó nâng cao hiệu suất chuyển hóa thành hydrazide.

4. Dấu hiệu phổ IR nào chứng minh phản ứng thủy phân nhóm acetyl của chất (5) để tạo 3-aminocoumarin (6) và phản ứng gắn nhóm chloroacetyl tạo chất (7) đã thành công?

• Khi thủy phân chất (5) thành 3-aminocoumarin (6), nhóm acetyl biến mất làm mất dải hấp thụ carbonyl amide ở $1681\text{ cm}^{-1}$, nhiệt độ nóng chảy giảm từ $200^\circ\text{C} - 203^\circ\text{C}$ xuống $127^\circ\text{C}$.
• Khi phản ứng với 2-chloroacetyl chloride tạo chất (7), nhóm amide mới được tái tạo cùng với mạch chloroacetyl, sản phẩm chuyển sang dạng tinh thể hình kim màu vàng nhạt có nhiệt độ nóng chảy ổn định tại $184,4^\circ\text{C} - 184,7^\circ\text{C}$.

5. Hoạt tính kháng khuẩn của các amide tổng hợp được thử nghiệm trên những đối tượng nào và sử dụng phương pháp gì? Hoạt tính kháng khuẩn được thử nghiệm trên 2 chủng vi sinh vật: Escherichia coli (vi khuẩn Gram âm) và Bacillus subtilis (vi khuẩn Gram dương). Phương pháp sử dụng là khuếch tán qua giếng thạch trên môi trường MPA (Meat Peptone Agar) tại Phòng Vi sinh - Khoa Sinh học, Trường ĐH Sư phạm TP.HCM, thử nghiệm ở hai nồng độ mẫu là 0,3% và 0,5% và đánh giá thông qua đường kính vòng vô khuẩn $(D - d)$.

---

Kết luận

Khóa luận của tác giả Trương Hoài Thuận đã thực hiện thành công quy trình tổng hợp 9 hợp chất hữu cơ, tiêu biểu là 2 dẫn xuất amide mới kết hợp khung dị vòng 3-aminocoumarin với dị vòng 1,3,4-oxadiazole và 1,2,4-triazole. Toàn bộ các cấu trúc tạo thành đều được xác định rõ ràng thông qua phân tích chuyên sâu các dữ liệu phổ nghiệm hiện đại (IR, $^1\text{H-NMR}$, MS) và kiểm tra hằng số vật lý. Nghiên cứu cung cấp quy trình thực nghiệm hoàn chỉnh và dữ liệu phổ chi tiết, đóng góp tài liệu học thuật giá trị cho lĩnh vực tổng hợp hóa dược các hợp chất dị vòng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương Il TRUEKWEREER:.e ee BS Bi iil iit aeeeieeeeeeoeeooeeieeoaisaeosssaisesrei 26 11.2 Tống hợp acid 2-(p-tolyloxy acetic (1) .4 Tông hợp 5-(p-tolyloxymethyl)-4-phenyl-1,3.S Tổng hợp 4-pheny]-5-[(-tolyloxy)methy1]-4/7-1,2,4-triazole-3-thiol (4).6 Tổng hợp 3-acetylaminocoumarin (Š).7 Tổng hợp 3-aminocoumarin (6) .8 Tổng hợp 2-chloro-N-(2-oxo-2H-chromen-3-yl)acetamide (7).:ceesessserecesscorscsessarscnsaesoes ser aceevesavescenesbesoreess 32 J;12Thm dd hoạt tinh sinh Rage S2 {0C 02 CC200 vovencunneowssntteobenesKonauenet 33 Chương HI KET QUA VÀ THẢO LUẬN.! Tống hợp acid 2-(p-tolyloxi)acetic ( L). <6 se 2S2131c2Lxvxxcervee 35 SVTH: TRUONG HOAI THUAN / Trang Ì KHOA LUẬN TOT NGHIỆP GVHD: TS. NGUYÊN TIỀN CÔNG III.1 Giai đoạn 1: Tong hợp tổng hợp ester cthyl 2-(-tolyÌoxy}acetate.2 Giai đoạn 2: Tổng hợp 2-(p-tolyloxy)acetohydrazide.-- s5-555ss¿ 36 IIb0 cố OS a no co an, 36 III. 37 HINH | uuursrdrSSsS===e=—==—=<-ä-:Ẵ G 37 II.3:2 Nghiều cứu câu trhs ici 6 C6 sass 0066000260260 aaaa 38 HI.4 Tông hợp Š-(p-tolyloxymethyl)-4-phenyl-1.

42 IHH41 Giai đoạn 1: Tổng hợp X-phenyl-2-(2-{pø-tolyloxy)acetyl)hydrazine-l- 687bO(RTOSBÓĐG xen ca GáccxcG26666640555929(11/024))6664411446316\0i0~fe3596-x659/46616) 42 III.2 Giai đoạn 2: Tổng hợp 4-phenyl-5-[(p-tolyloxy)methyl]-4/1-1,2,4-triazole-3-thiol = _ es _ — 42 TUT bácsò ENcA mxx.5 Tổng hợp 3-acetylaminocoumarin ( Š).1 Giai đoạn 1; Tổng hợp acetylgÏycine.2 Giai đoạn 2: Tổng hợp 3-acetylaminocoumarin. «5S 0c 45 T33 Để thik Clit HÀ e4 <6 e42G226560 3001 E=eesessei 46 III.6 Tổng hợp 3-aminocoumarin (6) .2-- 55s St EEvaecxkrvreerrrkrcrrseee 49 TIÀ Min,ý. 49 H6, 2PHfR Hi GÀ HE uc 622022020 C6010 si ca alas is aa 50 II.7 Tổng hợp 2-chloro-N-(2-oxo-2H-chromen-3-y])acetamide (7).-- 52 BUT: 74 Cơ chiên age sissies ih siesta es eases iaiatS 52 BUT FE Pin Cis cÊU MKỄO»cz«eo:<e<ccC E00 nieieioecoseoiekesbseesoii 52 III.& Tổng hợp N-{2-oxo-2H-chromen-3-yl)-2-({5-[(p-tolyloxy)methyl]-1.3,4-oxadiazol- TATT nh vuCA NI" ngư ằàà_.ẽẽ 54 PG di ae, |aa55 111. code 58 GE 6o piền ga: ác 0á eee Oot Pan enon Pe ar a poor ee CN 58 I92 Phân LÍCh cầu Sethe isis escccsc tases spans sentenced Naame eee 58 ChươngIV KET LUẬN VA DE XUẤTT.oooossmeeossoed 62 SVTH: TRUONG HOAI THUAN Trang2 KHOA LUẬN TOT NGHIỆP GVHD: TS.

NGUYEN TIEN CÔNG WAT HIẾU THAM NHÀ ĐO c2 cöcG6cGc TU 20085777310350 „64 LỜI MỞ ĐÀU Củng với sự phát triển của hóa học hữu cơ nói chung, hóa học các hợp chất dị vong ngày càng phat triển và có nhiều ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực của đời song va kỹ thuật. Thực tế nghiên cứu cho thấy. hằng năm, số công trình nghiên cứu vé hóa học dị vòng chiếm hơn nữa số công trình nghiên cứu vẻ hóa học hữu cơ nói chung, điều đó cho thấy vị trí vô cùng quan trọng của hỏa học dị vòng. Các hợp chất chứa dị vòng coumarin được biết đến với những hoạt tính sinh học quý báu như: kháng khuẩn, kháng nắm, kháng viêm, chống đông máu, chống oxi hoá, giảm đau.

Các aminocoumarin còn có tác dụng tích cực trong điều trị ung thư, thoái hoá thần kinh. bệnh tim mạch.4-oxadiazol-2-thiol có thể được dùng trong y học dé diệt khuẩn, chống nắm mốc, làm thuốc giảm đau, kháng viêm và gan đây, đang được nghiên cứu dé thay thếcác thuốc có gốc nucleozit ức chế sự phát triển của khối u va virus HIV-]. Ngoài ra, do có tính oxy hóa khử thuận nghịch của nhóm SH, các dẫn xuất 1,3,4 - oxadiazol-2-thiol được dùng làm phụ giachông lào hóa polime, ức chế oxy hỏa dầu mỡ. chống ăn mòn kim loại và gan day, còn được sửdụng để chế tạo vật liệu composit làm điện cực catot cho pin liti thir cấp dung lượng cao.

Các dẫn xuất 4-aryl-4H-1,2,4-triazolo-3-thiol được các nhà khoa học nghiên cửu rit rộng rãi bởi vì những đặc tính tuyệt vời của chúng như: khả năng kháng khuẩn, kháng nắm. kháng vi sinh cao và kháng virut đáng kẻ, thậm chí được sử dụng như thuốc chong tram cảm và ức chế qua trình protein vận chuyên CholesteryÌ ester. Tử những ứng dụng quan trọng trên và với mong muốn góp phan vào việc nghiên cửu thêm về cau tạo vả hoạt tinh của các dẫn xuất amide của di vòng coumarin chứa các dj vòng 1,2,4-triazole và 1,3,4-oxadiazole, chúng tôi quyết định chọn đẻ tai “TONG HỢP MỘT SO AMIDE CHỨADI VÒNG 3-AMINOCOUMARIN”, SVTH: TRUONG HOÀI THUAN / Trang3 KHÓA LUẬN TOT NGHIỆP GVHD: TS. NGUYEN TIEN CÔNG Mục tiêu đề tài: Di từ chất dau là aldehyde salicylic tiến hành các phản ứng đẻ tông hợp 2-chloro- N-(20x0-2H- chromen-3-yÌ)acetamide, Đi từ acid 2-(p-tolyloxy)acetic tiến hành các phản ứng tông hợp dẫn xuất chứa dj vỏng năm cạnh | ,3,4-oxadiazole-2-thiol và | ,2,4-triazole-3-thiol.

Thực hiện phản ứng tổng hợp dẫn xuất amide dị vòng coumarin chứa dj vòng năm cạnh 1,3,4-oxadiazole-2-thiol và 1,2,4-triazole-3-thiol. Nghiên cứu cấu trúc của các hợp chất tông hợp được bang các phương pháp vật lý hiện đại như pho IR, 'H-NMR. Thăm dé hoạt tinh sinh học của một số dẫn xuất amide tổng hợp được. SVTH: TRUONG HOAI THUAN Trang4 KHÓA LUẬN TÓT NGHIỆP GVHD: TS.

NGUYEN TIÊN CÔNG CHUONG I: TONG QUAN SVTH: TRUONG HOAI THUAN TrangS - KHOA LUẬN TOT NGHIỆP GVHD: TS. NGUYÊN TIEN CÔNG 1.1 TONG QUAN VE COUMARIN VA DAN XUAT 1.1 Tổng quan về coumarin 1.1 Khai niệm Coumarin là những dẫn xuất của œ-pyron có cau trúc Cạ-C›. Coumarin được tìm thấy trong nhiều thực vật. đặc biệt là ở trong đậu Tonka (Dipteryx odorata) vào năm 1980.

Cây này mọc ở Brazil, có trông ở Venezuela và còn có tên địa phương là “CoumarouTM, do đó mà benzo a-pyron còn có tên là coumarin. Benzo đ-pyron còn có trong cây Asperula odorata L. họ On) Cả phê, trong một số cây thuộc chi Melilorus họ CL. Chat nay có mùi thom để chịu, được ding làm ®-pyron hương liệu.

Ngoài ra, coumarin còn được thấy trong các loại cây thuốc chữa bệnh như: Lược vàng, Cỏ mực, Ba đót, Man tưới, Bạch chi, Tiền Hỗ, Sa sang, Ammi visnaga, Sài dat, Mù u, Hoàng ky, Cúc La Mã, Qué. Có thé coi œ-pyron như là lacton (ester nội) của acid hydroxycinnamic vì khi chịu tac dụng của acid vô cơ (ví dụ HCI), acid 2-Hydroxycinnamic sẽ đóng vòng lacton. Ngược lại, vòng lacton sẽ bị mở vòng khi có tác dung của base. Sự đóng và mở vỏng có Về mặt sinh nguyên, sự tạo thành coumarin xảy ra qua con đường acid shikimic rồi tạo thanh acid prefenic [9].

HOỌC CH;COCOOH — KG xen Nh, OOH COOH — oOo — X3O. Ras eeƠ n Có thé thu được dan xuất của coumarin bằng phương pháp chiết trực tiếp hay tong hợp gián tiếp. SVTH:TRƯƠNG HOAITHUẬN Trang 6 KHÓA LUẬN TÓT NGHIỆP GVHD: TS. NGUYÊN TIEN CÔNG 1.2 Một số phương pháp tổng hợp 1.1 Tông hợp theo phương pháp Witig Theo tai liệu [26] hai tác giả Mali và Yadav đã tong hợp các dẫn xuất của coumarin theo phương pháp Wittig sử dụng chat đầu là dẫn xuất của aldehydesalicylic phan ứng với Ph:P=C(R,⁄(R¿): ‘Wt Ca “Tt R;* CHy, C;H, Ry* CH¡, H R;= Cl, NO-,H 1.2 Phương pháp ngưng tụ Knoevenagel Phản ứng ngưng tụ Knoevenagel giữa các dẫn xuất của aldehyde salicylic và ethylcarboxylate với xúc tac là piperidine xảy ra nhanh chóng dưới tác dụng của vi sóng đẻ tạo thành coumarin [26]: Ry 2 <— piperidine R; R; 1.

Tổng hợp theo phương pháp Pechmann Theo phương pháp Pechmann, phan ứng ngưng tụ tạo vòng coumarin xảy ra nhờ vào phản ứng giữa phenol và một Ø-keto ester, ví dụ như ethyl acetoacetate hay methyl acetoacetate. Phản ứng này thường dùng thêm các xúc tác dị thẻ như HCIO,. Š ì A A — ——— ° OR 130°C 30-90 phút Khi Thimons tiến hành giữa resorcinol va ethyl acetoacetate trong dung môi toluene, xúc tác acid cũng cho san pham 1a vong coumarin [32]: Nafion 417 hay Amberlys 1R 120 O ` Cy AAA Toluene # SVTH: TRƯƠNG HOÀI THUẬN Trang7 KHÓA LUẬN TOT NGHIỆP GVHD: TS. NGUYEN TIEN CÔNG L.

Tông hợp coumarin theo phương pháp Perkin Theo phương pháp Perkin, vòng coumarin được hình thành nhờ vảo qua trình phan ứng giữa aldehydesalicylic va anhydride acetic ở nhiệt độ cao khi có mặt natri acetate làm xúc tác [37]. CHO en H Cr +(CH;CO);0 => — lược OH Ok : 0~ “0 Santana đã dùng phương phap nay dé tổng hợp dị vong coumarin. Phan ứng xảy ra giữa dẫn xuất của aldehydesalicylic và 3.5-đimethyloxyphenylaceic khi có mặtđicyclohexylearbodiimide(DCC) trong dung môi DMSO tạo thành sản phẩm như sau (32): ae xa R = H, OMe, OH acid a | HI 1.2 Téng quan vé aminocoumarin Aminocoumarin là dẫn xuất có chứa nhém amine của coumarin. Cac aminocoumarin được nghiên cứu khá rộng rai trong những năm gan đây vi nó có nhiễu ứng dụng.

Một số aminocoumarin thường thấy nhất là 3-aminocoumarin, 4- aminocoumarin, 6-aminocoumarin, 7-aminocoumarin, 1.1 Téng quan vé 3-aminocoumarin 3-Aminocoumarin đã được Linch báo cáo tong hợp vào năm 1912 với 2 phương pháp sau: Tổng hợp 3-aminocoumarin dựa trên phương pháp ngưng tụ Perkin giữa aldehydesalicylic va glycine khi có mặt anhydride acetic và natri acetate [37]. SVTH: TRƯƠNG HOAI THUAN Trang8 KHÓA LUẬN TOT NGHIỆP GVHD; TS. NGUYEN TIEN CÔNG à da CHO H;zC——€o0iI ` ~ 4 NH; a | NH, ‘OH AcONs Nhung phương pháp trên cho hiệu —chỉ được 25-30% nên Ong da sử dung phương pháp thay thế liên quan đến sự ngưng tụ 3-acetylcoumarin với hydroxylamine hydrochloride.Hiệu suất thu được thep phương pháp này (65%) cao hơn phương pháp đầu tiên. 1?) NOH SS oncoe fe) | NOH 3-Aminocoumarin còn được tổng hợp bing cách đun hdi lưu hỗn hợp aldehydesalicylic và 2-acetamidoacetic có sử dụng piperidine làm xúc tác, Kết thúc phan ứng sẽ loại bỏ nhóm acetyl và thu được 3-aminocoumarin với hiệu suất 17% [19].

12) Ngoài ra các tác gia Indu- Hemlata Kaur, Sunil Kumar, Arun Kumar, Suman Lata and Ashok Kumar [36] còn tông hợp được 3-aminocoumarin theo sơ đồ phan ứng sau: SVTH: TRƯƠNG HOÀI THUẬN Trang9 KHOALUẬN TOT NGHIỆP GVHD: TS. NGUYÊN TIỀN CÔNG N PhSO;C1/2EhN/C¿H,, | H;C-CONHCH;COOH - HCI, -PhSO:H O 1°) 2-HOC,H,CHO 8.ð CXX HCƯEt;O 0 z0 ~^~-———_—_— _—- NH NaHCO, NHCOCH; Theo tai liệu tham khảo [16, 24], một số dẫn xuất của 3-aminocoumarin như Novobiocin và Clorobiocin đã chứng 16 kha năng điều trị các bệnh gay ra bởi nhóm vi khuẩn Gram(+) như Staphyloccus spp, Streptococus spp, đồng thời khang lại với các enzyme thuộc nhóm ƒ-lactamase; nhờ đó các chất này đã được sử dụng đẻ điều trị nhiễm trùng tụ cau [7] một cách có hiệu quả. efter tm? Novobiocin A Clorobiocin Theo tai liệu [18], Muhammed Abd Khadom đã tổng hợp thành công và thử hoạt tính sinhhọc của các hợp chất 3-{(substituted aryl)[coumarin-3-yÌ amino] methyl}-4- hydroxy! coumarins} (3a-d) chống lại các vi khuẩn Gram dương (Staphylococcus aureu, Bacillus subtilis, Bacillus cereus). vì khuẩn Gram âm (Psedomonase aeruginosa, Esherichia Coli) các ching nam Aspergllus niger, Penicillium italicum, Fusarium oxysporum.

Công trình nghiên cửu của tác giả trên được thực hiện theo sơ đổ phản ứng sau: SVTH: TRUONG HOÀI THUAN Trang 10 KHÓA LUẬN TÓT NGHIỆP GVHD: TS. NGUYEN TIEN CÔNG eee." 64008oO” “o oÀo a,Ar= CgH,NOz+m (1) & (2a-d) b, Ar=C,H,OH -P c,Ar= C,H,OCH; -P tờ » d,AreC¿H, OH oO. LO OH Oo.Ar= CgHyNOy-m b, Ar=C,H,OH -P d, Ar“C,H, 1.2Hydrazide và sự chuyển hóa thành vòng năm cạnh chứa nitrogen 1.1 Giới thiệu chung về hydrazide 1.1 Đặc điểm cau tạo Hydrazide thuộc vào nhóm dan xuất của acid carboxylic, trong đó nhóm hydroxy (-OH) đã được thay thé bằng nhém hydrazino (~NHNH)). Vi vậy, các hydrazide thường cỏ công thức chung là RCONHNH:.

Các hợp chat hydrazide đơn giản thường có khối lượng vào mức trung bình, mặt khác, còn có liên kết hydro liên phân tir nên các phan tử hydrazide thường ở dang rắn, có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi khá cao.