Luận án nghiên cứu tổng hợp và tính chất của hợp chất 1,2,3-triazol có chứa isatin và monosaccharide

Nghiên cứu tổng hợp và tính chất của hợp chất 1,2,3-triazol chứa isatin và monosaccharide qua phản ứng click, mở ra hướng đi mới trong hóa học.

• Đề tài: Luận Án Nghiên Cứu Tổng Hợp Và Tính Chất Của Một Số Hợp Chất 1 2 3 Triazol Có Chứa Đồng Thời Vòng Isatin Và Hợp Phần Monosaccharide Bằng Phản Ứng Click

Mục lục chi tiết

• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Giới thiệu chung về isatin và dẫn xuất
• 1.2. Phương pháp tổng hợp các isatin thế
• 1.2.1. Phương pháp tổng hợp đi từ indigo
• 1.2.2. Tổng hợp theo Sandmeyer
• 1.2.3. Phương pháp tổng hợp sử dụng nitroacetanilide
• 1.2.4. Phương pháp tổng hợp theo Martinet
• 1.2.5. Phương pháp tổng hợp theo Stolle
• 1.2.6. Phương pháp tổng hợp theo Gassman
• 1.2.7. Phương pháp tổng hợp sử dụng phản ứng kim loại hóa dẫn xuất anilide
• 1.3. Tính chất vật lí của isatin
• 1.4. Tính chất hóa học của isatin và dẫn xuất
• 1.4.1. Phản ứng N-alkyl hóa
• 1.4.2. Phản ứng N-aryl hóa
• 1.4.3. Phản ứng N-methyleneamine hoá
• 1.4.4. Phản ứng N-acyl và N-sulfo hóa
• 1.4.5. Phản ứng N-halogen hóa
• 1.4.6. Phản ứng thế electrophile vào vòng thơm
• 1.5. Tổng quan về hợp chất 1,2,3-triazole
• 1.5.1. Tính chất của 1,2,3-triazole
• 1.5.2. Tổng hợp 1,2,3-triazole
• 1.5.3. Hoạt tính sinh học của các hợp chất 1,2,3-triazole
• 1.6. Tổng quan về phản ứng click
• 1.6.1. Khái quát chung về phản ứng click
• 1.6.2. Phân loại phản ứng click
• 1.6.3. Đặc điểm của phản ứng click
• 1.6.4. Ứng dụng của phản ứng click
• 1.6.5. Cơ chế phản ứng
• 1.7. Sử dụng siêu âm trong tổng hợp hữu cơ
• 1.8. Sử dụng vi sóng trong tổng hợp hữu cơ
• 2. CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM
• 2.1. Phương pháp nghiên cứu
• 2.1.1. Hóa chất và thiết bị
• 2.1.2. Phương pháp tổng hợp hữu cơ
• 2.1.3. Phương pháp tinh chế và kiểm tra độ tinh khiết
• 2.1.4. Phương pháp chiết lỏng-lỏng
• 2.1.5. Phương pháp phân tích cấu trúc
• 2.1.6. Phương pháp đánh giá hoạt tính sinh học
• 2.2. Điều chế các chất xúc tác đồng
• 2.2.1. Chất xúc tác Cu/Montmorillonite K10
• 2.2.2. Chất xúc tác CuNPs/Montmorillonite K10
• 2.2.3. Chất xúc tác Cu@MOF-5
• 2.3. Tổng hợp các hợp phần monosaccharide
• 2.3.1. Tổng hợp 1,2:3,4-di-O-isopropylidene-6-azido-6-deoxy-α-D-galactopyranose (3)
• 2.3.2. Tổng hợp 1,2:3,4-di-O-isopropylidene-6-O-(2-propynyl)-α-D-galactopyranose (4)
• 2.3.3. Tổng hợp 2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-glucopyranosyl azide (7)
• 2.3.4. Tổng hợp 6-azido-6-deoxy-1,2,3,4-tetra-O-acetyl-α-D-glucose (10)
• 2.3.5. Tổng hợp propargyl 2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-glucopyranoside (11)
• 2.4. Tổng hợp các isatin thế
• 2.4.1. Tổng hợp các isatin thế (12a-l)
• 2.4.2. Tổng hợp 5,7-dibromoisatin (12m)
• 2.4.3. Tổng hợp các hợp chất (N-propargyl)isatin thế (13a-m)
• 2.4.4. Tổng hợp các hợp chất N-(ω-bromoalkyl)isatin (14a-m)
• 2.5. Tổng hợp 1,2,3-triazole 16 từ các (N-propargyl)isatin thế và 1,2:3,4-di-O-isopropylidene-6-azido-6-deoxy-α-D-galactopyranose
• 2.6. Tổng hợp 1,2,3-triazole 17 từ các (N-propargyl)isatin thế và 2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-glucopyranosyl azide (17)
• 2.7. Tổng hợp 1,2,3-triazole 18 từ các (N-propargyl)isatin thế và 6-azido-6-deoxy-1,2,3,4-tetra-O-acetyl-α-D-glucose
• 2.8. Tổng hợp 1,2,3-triazole 19 từ các N-(ω-azidoalkyl)isatin thế và 1,2:3,4-di-O-isopropylidene-6-O-(2-propynyl)-α-D-galactopyranose
• 2.9. Tổng hợp 1,2,3-triazole 20 từ các N-(ω-azidoalkyl)isatin thế và propargyl 2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-glucopyranoside
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Tổng hợp các hợp phần monosaccharide có chứa nhóm azido và propargyl
• 3.1.1. Tổng hợp 1,2:3,4-di-O-isopropylidene-6-azido-6-deoxy-α-D-galactopyranose (3)
• 3.1.2. Tổng hợp 1,2:3,4-di-O-isopropylidene-6-O-(2-propynyl)-α-D-galactopyranose (4)
• 3.1.3. Tổng hợp 2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-glucopyranosyl azide (7)
• 3.1.4. Tổng hợp 6-azido-6-deoxy-1,2,3,4-tetra-O-acetyl-α-D-glucose (10)
• 3.1.5. Tổng hợp propargyl 2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-glucopyranoside (11)
• 3.2. Tổng hợp một số dẫn xuất 1-alkyne và azido của các isatin thế
• 3.2.1. Tổng hợp các hợp chất isatin thế (12)
• 3.2.2. Tổng hợp một số hợp chất N-propargylisatin thế (13)
• 3.2.3. Tổng hợp một số hợp chất N-(ω-bromoalkyl)isatin thế (14)
• 3.2.4. Tổng hợp một số N-(ω-azidoalkyl)isatin thế (15)
• 3.3. Tổng hợp các hợp chất lai 1,2,3-triazole−isatin 16 từ các N-propargylisatin thế và 1,2:3,4-di-O-isopropylidene-6-azido-6-deoxy-α-D-galactopyranose
• 3.4. Tổng hợp các hợp chất lai 1,2,3-triazole−isatin 17 từ các N-propargylisatin thế và 2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-glucopyranosyl azide
• 3.5. Tổng hợp các hợp chất lai 1,2,3-triazole−isatin 18 từ các N-propargylisatin thế và 6-azido-6-deoxy-1,2,3,4-tetra-O-acetyl-α-D-glucose
• 3.6. Tổng hợp các hợp chất lai 1,2,3-triazole−isatin 19 từ các N-(ω-azidoalkyl)-isatin thế và 1,2:3,4-di-O-isopropylidene-6-O-(2-propynyl)-α-D-galactopyranose
• 3.7. Tổng hợp các hợp chất lai 1,2,3-triazole−isatin 20 từ các N-(ω-azidoalkyl)-isatin thế và propargyl 2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-glucopyranoside
• 3.8. Về đánh giá hoạt tính sinh học của một số hợp chất lai 1,2,3-triazole−isatin
• 3.8.1. Đánh giá hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định
• 3.8.2. Đánh giá hoạt tính gây độc tế bào in vitro
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• DANH MỤC CÁC BÀI BÁO LIÊN QUAN ĐẾN NỘI DUNG LUẬN ÁN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về hợp chất 1 2 3 triazol và isatin

Hợp chất 1,2,3-triazol là một nhóm hợp chất hữu cơ quan trọng trong hóa học, nổi bật với tính chất hóa học đa dạng và khả năng ứng dụng cao trong y học. Isatin, một dẫn xuất của indole, cũng đã được nghiên cứu rộng rãi do hoạt tính sinh học của nó. Sự kết hợp giữa hợp chất 1,2,3-triazol và vòng isatin hứa hẹn mang lại những hợp chất mới với tính chất sinh học độc đáo. Nghiên cứu này nhằm tổng hợp và khảo sát tính chất của các hợp chất lai giữa hai nhóm này, mở ra hướng đi mới trong phát triển thuốc.

1.1. Đặc điểm hóa học của hợp chất 1 2 3 triazol

Hợp chất 1,2,3-triazol có cấu trúc vòng bền vững và khả năng tham gia vào nhiều phản ứng hóa học. Chúng thường được sử dụng trong tổng hợp hữu cơ và có hoạt tính sinh học đáng chú ý. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng hợp chất 1,2,3-triazol có thể hoạt động như một tác nhân kháng vi sinh vật và kháng nấm.

1.2. Vai trò của isatin trong hóa học hữu cơ

Isatin là một hợp chất quan trọng trong hóa học hữu cơ, được biết đến với nhiều hoạt tính sinh học như chống ung thư và kháng khuẩn. Nghiên cứu về vòng isatin đã chỉ ra rằng nó có thể được sử dụng làm tiền chất cho nhiều hợp chất hữu ích khác, đặc biệt trong lĩnh vực dược phẩm.

II. Thách thức trong tổng hợp hợp chất 1 2 3 triazol và isatin

Mặc dù có nhiều phương pháp tổng hợp, việc kết hợp hợp chất 1,2,3-triazol với vòng isatin vẫn gặp nhiều thách thức. Các vấn đề như hiệu suất thấp, điều kiện phản ứng khắc nghiệt và sự chọn lọc trong phản ứng là những yếu tố cần được giải quyết. Nghiên cứu này sẽ tập trung vào việc tối ưu hóa các điều kiện phản ứng để đạt được hiệu quả cao nhất.

2.1. Những khó khăn trong phản ứng click

Phản ứng click, mặc dù hiệu quả, nhưng có thể gặp khó khăn trong việc chọn lọc các nhóm chức phù hợp. Việc tối ưu hóa điều kiện phản ứng là cần thiết để đảm bảo rằng các sản phẩm thu được có tính chất mong muốn.

2.2. Vấn đề về độ tinh khiết của sản phẩm

Độ tinh khiết của các hợp chất tổng hợp là một yếu tố quan trọng trong nghiên cứu. Các hợp chất lai giữa hợp chất 1,2,3-triazol và vòng isatin cần được tinh chế kỹ lưỡng để đảm bảo tính chính xác trong các thử nghiệm hoạt tính sinh học.

III. Phương pháp tổng hợp hợp chất 1 2 3 triazol và isatin

Nghiên cứu này sử dụng phương pháp tổng hợp bằng phản ứng click để tạo ra các hợp chất lai giữa hợp chất 1,2,3-triazol và vòng isatin. Phương pháp này cho phép tạo ra các sản phẩm với hiệu suất cao và độ chọn lọc tốt. Các điều kiện phản ứng sẽ được tối ưu hóa để đạt được kết quả tốt nhất.

3.1. Quy trình tổng hợp bằng phản ứng click

Phản ứng click giữa azide và alkyne được thực hiện dưới sự xúc tác của Cu(I). Quy trình này cho phép tạo ra các hợp chất 1,2,3-triazole với hiệu suất cao và điều kiện phản ứng đơn giản.

3.2. Tối ưu hóa điều kiện phản ứng

Việc tối ưu hóa các điều kiện phản ứng như nhiệt độ, thời gian và nồng độ chất xúc tác là rất quan trọng. Các thí nghiệm sẽ được thực hiện để xác định điều kiện tối ưu cho phản ứng click giữa vòng isatin và hợp phần monosaccharide.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu cho thấy các hợp chất lai giữa hợp chất 1,2,3-triazol và vòng isatin có hoạt tính sinh học đáng kể. Các thử nghiệm cho thấy chúng có khả năng kháng vi sinh vật và kháng nấm, mở ra hướng đi mới trong phát triển thuốc. Những hợp chất này có thể được ứng dụng trong điều trị nhiều bệnh lý khác nhau.

4.1. Đánh giá hoạt tính sinh học của hợp chất

Các hợp chất được tổng hợp sẽ được thử nghiệm hoạt tính sinh học để đánh giá khả năng kháng vi sinh vật và kháng nấm. Kết quả sẽ cung cấp thông tin quan trọng về tiềm năng ứng dụng của chúng trong y học.

4.2. Ứng dụng trong phát triển thuốc

Những hợp chất lai này có thể được phát triển thành các loại thuốc mới, đặc biệt trong điều trị các bệnh nhiễm trùng và ung thư. Nghiên cứu này mở ra cơ hội mới cho việc phát triển các liệu pháp điều trị hiệu quả hơn.

V. Kết luận và triển vọng tương lai

Nghiên cứu tổng hợp và tính chất của các hợp chất 1,2,3-triazol có chứa vòng isatin và hợp phần monosaccharide đã chỉ ra tiềm năng lớn trong lĩnh vực hóa học dược phẩm. Các hợp chất này không chỉ có hoạt tính sinh học đáng chú ý mà còn mở ra hướng đi mới trong nghiên cứu và phát triển thuốc. Tương lai của nghiên cứu này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều ứng dụng thực tiễn trong y học.

5.1. Hướng nghiên cứu tiếp theo

Các nghiên cứu tiếp theo sẽ tập trung vào việc khám phá thêm các hợp chất lai mới và đánh giá hoạt tính sinh học của chúng. Việc mở rộng nghiên cứu sẽ giúp phát hiện ra nhiều ứng dụng tiềm năng hơn.

5.2. Tầm quan trọng của nghiên cứu trong y học

Nghiên cứu này không chỉ có giá trị trong lĩnh vực hóa học mà còn có ý nghĩa quan trọng trong y học. Việc phát triển các hợp chất mới có thể góp phần vào việc điều trị hiệu quả hơn cho nhiều bệnh lý.

Nội dung chính

Tổng quan luận án

Tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu

Isatin ($1H$-indole-2,3-dione) là một hợp chất indole nội sinh được tìm thấy trong não của động vật có vú, các mô ngoại biên và dịch cơ thể. Trong tự nhiên, isatin và các dẫn xuất của nó hiện diện trong các loài thực vật thuộc chi Isatis, loài phong lan Calanthe discolor Lindl, cây đầu lân Couroupita guianensis Aublet, các alkaloid melosatin trong loài Melochia tomentosa và trong nhựa than đá. Về mặt dược lý, khung isatin thể hiện phổ hoạt tính sinh học đa dạng bao gồm hoạt tính chống ung thư, kháng khuẩn, kháng nấm, chống co giật, chống lao, kháng HIV, chống oxy hóa, chống viêm, gây tê, chống trầm cảm và ức chế men monoamine oxidase (MAO). Trong tổng hợp hữu cơ, isatin đóng vai trò là tiền chất quan trọng để chuyển hóa thành nhiều hệ dị vòng phức tạp như quinoline và indole.

Bên cạnh đó, hóa học carbohydrate—đặc biệt là các dẫn xuất mono- và disaccharide—đóng vai trò nền tảng trong nghiên cứu hóa sinh và phát triển dược chất. Việc gắn kết các khung dị vòng hoạt tính vào khung phân tử monosaccharide giúp tạo ra các cấu trúc lai có đặc tính phân tử mới, nâng cao khả năng hòa tan và tương tác chọn lọc sinh học. Đồng thời, dị vòng 1,2,3-triazole với độ bền nhiệt động cao, khả năng tạo liên kết hydro và tính tương thích sinh học tốt đã được ghi nhận có tác dụng chống ung thư, kháng lao và kháng nấm (đặc biệt là nấm bội nhiễm ở các vùng khí hậu nóng ẩm).

Phản ứng cộng đóng vòng 1,3-lưỡng cực giữa azide và alkyne đầu mạch được xúc tác bởi đồng kim loại (CuAAC) thuộc trường phái "Hóa học click" (Click Chemistry) là một công cụ hữu hiệu để liên kết chọn lọc các tiểu phần cấu trúc với hiệu suất cao và điều kiện êm dịu. Khoảng trống nghiên cứu được luận án tập trung giải quyết là: thiết kế, tổng hợp hệ thống các hợp chất lai mới tích hợp đồng thời khung isatin và hợp phần monosaccharide (D-glucose, D-galactose) thông qua cầu nối 1,2,3-triazole; khảo sát các hệ xúc tác đồng dị thể mới (như Cu@MOF-5, Cu/Montmorillonite K10) cùng các phương pháp kích hoạt năng lượng phi truyền thống (sóng siêu âm, vi sóng); và đánh giá hoạt tính sinh học định hướng của các phân tử tổng hợp được.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu

Mục tiêu tổng quát của luận án là: "Nghiên cứu tổng hợp và tính chất của một số hợp chất 1,2,3-triazol có chứa đồng thời vòng isatin và hợp phần monosaccharide bằng phản ứng click".

Các nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể được xác định bao gồm 5 nội dung:

1. Tổng hợp một số hợp phần monosaccharide chứa nhóm azide và 1-alkyne, bao gồm: 1,2:3,4-di-O-isopropylidene-6-azido-6-deoxy-$\alpha$-D-galactopyranose (3), 1,2:3,4-di-O-isopropylidene-6-O-(2-propynyl)-$\alpha$-D-galactopyranose (4), 2,3,4,6-tetra-O-acetyl-$\beta$-D-glucopyranosyl azide (7), 6-azido-6-deoxy-1,2,3,4-tetra-O-acetyl-$\alpha$-D-glucose (10) và propargyl 2,3,4,6-tetra-O-acetyl-$\beta$-D-glucopyranoside (11).
2. Tổng hợp các dẫn xuất isatin thế bằng phản ứng Sandmeyer hoặc phản ứng thế electrophile vào vòng thơm; gắn nhóm cầu nối có độ dài mạch carbon khác nhau vào vị trí N-1 của vòng isatin để tạo các dẫn xuất mang nhóm 1-alkyne hoặc nhóm azido.
3. Thực hiện phản ứng click giữa các dẫn xuất isatin thế chứa nhóm alkynyl hoặc azido với các hợp phần monosaccharide tương ứng.
4. Xác định cấu trúc hóa học của toàn bộ các hợp chất trung gian và sản phẩm lai thu được bằng các phương pháp phổ nghiệm hiện đại (IR, 1H NMR, 13C NMR, 2D NMR, MS).
5. Thử nghiệm đánh giá hoạt tính sinh học (kháng vi sinh vật kiểm định và gây độc tế bào ung thư in vitro) của một số dãy hợp chất 1,2,3-triazole tổng hợp được.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

• Đối tượng nghiên cứu:
  • Các hợp phần monosaccharide dẫn xuất từ D-glucose và D-galactose mang nhóm chức azido hoặc propargyl.
  • Các dẫn xuất isatin mang nhóm thế trên nhân thơm và các nhóm thế N-propargyl, N-($\omega$-bromoalkyl), N-($\omega$-azidoalkyl) ở vị trí N-1 với chiều dài mạch methylene khác nhau ($n = 2, 3, 4, 5, 6, 8$).
  • Các hệ xúc tác đồng: Cu/Montmorillonite K10, CuNPs/Montmorillonite K10, Cu@MOF-5, CuI.
  • Các dãy hợp chất lai 1,2,3-triazole−isatin (16a-m, 17a-m, 18a-m, 19, 20).
• Phạm vi nghiên cứu:
  • Phạm vi hóa học: Nghiên cứu thực nghiệm tổng hợp hữu cơ quy mô phòng thí nghiệm; khảo sát so sánh các điều kiện phản ứng (đun hồi lưu, chiếu xạ vi sóng, hỗ trợ siêu âm); phân tích cấu trúc hóa lý.
  • Phạm vi sinh học: Khảo sát hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định in vitro trên 8 chủng vi khuẩn và nấm chuẩn tại Viện Hóa học các Hợp chất Thiên nhiên; thử nghiệm khả năng gây độc tế bào in vitro trên dòng tế bào ung thư biểu mô KB (CCL-17) và ung thư gan Hep G2 (HB-8065) tại Viện Hóa học (thuộc Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam).

---

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Các hướng nghiên cứu trước đây

Luận án đã hệ thống hóa các thành tựu khoa học trong các lĩnh vực liên quan:

1. Tổng hợp và chuyển hóa khung isatin:

   • Lịch sử phát hiện: Isatin được Erdman và Laurent tổng hợp lần đầu tiên vào năm 1841 bằng phản ứng oxy hóa indigo với acid nitric và acid cromic.
   • Các phương pháp tạo khung isatin:
     • Phương pháp Sandmeyer: Phản ứng giữa aniline thế với chloral hydrate và hydroxylamine hydrochloride trong dung dịch natri sulfate tạo isonitrosoacetanilide, sau đó đóng vòng bằng H2SO4 đậm đặc (hiệu suất trên 75%).
     • Phương pháp Martinet: Amine thơm phản ứng với ester oxomalonate tạo dẫn xuất 3-(3-hydroxy-2-oxindole)-carboxylic acid, sau đó oxy hóa - decarboxyl hóa để thu isatin (áp dụng cho 5,6-dimethylisatin và dẫn xuất benzoisatin từ naphthylamine).
     • Phương pháp Stolle: Aniline phản ứng với oxalyl chloride tạo chloro-oxalylanilide, đóng vòng bằng acid Lewis (AlCl3, TiCl4, BF3).
     • Phương pháp Gassman: Đi qua chất trung gian 3-methylthio-2-oxindole (hiệu suất 40–81%), được Wright và cộng sự cải tiến sử dụng sulfoxide.
     • Phương pháp kim loại hóa: Ortho-lithi hóa trực tiếp dẫn xuất N-pivaloyl- và N-(t-butoxycarbonyl)aniline rồi phản ứng với diethyl oxalate; lithi hóa ortho-bromophenylurea và carbonyl hóa (hiệu suất 71–79%).
   • Các phản ứng chức hóa trên vòng isatin: Phản ứng N-alkyl hóa sử dụng các hệ bazơ/dung môi như NaH/DMF, K2CO3/DMF, CaH2/DMF (theo Radul O. và cộng sự), xúc tác chuyển pha TBAB; phản ứng N-aryl hóa sử dụng Ph3Bi(OAc)2/Cu(0) hoặc ArBr/CuO; phản ứng Mannich tạo base N-aminomethylisatin; phản ứng N-acyl hóa và N-sulfo hóa; phản ứng N-halogen hóa (dùng NaOCl); phản ứng thế electrophile vào nhân thơm (nitro hóa tại C-5, brom hóa tại C-5 hoặc C-5, C-7).

2. Hóa học 1,2,3-triazole và Hóa học click:

   • Khái niệm Hóa học click được K. Barry Sharpless đề xuất năm 1998 và công bố năm 2001 cùng Hartmuth Kolb, M.G. Finn. Phản ứng kinh điển là sự cộng đóng vòng azide-alkyne xúc tác bằng Cu(I) (CuAAC) được nhóm Sharpless và Morten Meldal phát hiện độc lập năm 2002, cho phép tổng hợp chọn lọc đồng phân 1,4-disubstituted-1,2,3-triazole.
   • Các biến thể xúc tác khác: Fokin và cộng sự (2005) dùng phức cyclopentadienyl ruthenium (RuAAC) tạo đồng phân 1,5-thế; McNulty và cộng sự dùng Ag(I); Kim và cộng sự (2017) dùng Cp2Ni/Xantphos; Postnikov dùng Zn(OAc)2; Sun và cộng sự dùng phức iridium (IrAAC).
   • Phản ứng không dùng kim loại: Nhóm Bertozzi phát triển phản ứng cộng đóng vòng azide-alkyne thúc đẩy bởi sức căng vòng (SPAAC) trên alkyne vòng lớn; Ramachary dùng xúc tác L-proline; Bressy dùng vi sóng với ketone; Wang dùng diethylamine; Wan dùng iodine.
   • Hoạt tính sinh học của 1,2,3-triazole: Tác giả Kallander, Odlo, Rangappa công bố hoạt tính chống ung thư; Jung và cộng sự cùng Yar và cộng sự khảo sát hoạt tính kháng viêm (giá trị IC50 đạt 0,12 $\mu$M); Labadie, Boechat, Kantevari và Zhang ghi nhận hoạt tính kháng Mycobacterium tuberculosis H37Rv với giá trị MIC đạt 0,78 $\mu$g/mL; Boechat, Zeidler, Ding nghiên cứu các dẫn xuất triazole kháng virus cúm A (H1N1, H3N2, H5N1), cúm B, virus sởi, RSV và HIV-RT.
   • Ứng dụng click trong biến tính đại phân tử: Wu và cộng sự (2004), Caminade-Majoral và cộng sự ghép phối tử lên khung dendrimer; liên hợp sinh học với phân tử dẫn đường như acid folic, fluorescein isothiocyanate.

Khoảng trống luận án giải quyết

Mặc dù các nghiên cứu riêng lẻ về isatin, carbohydrate và triazole rất phong phú, việc thiết kế phân tử lai ba thành phần (isatin - triazole - monosaccharide) với các cấu hình liên kết và độ dài mạch khác nhau vẫn chưa được khảo sát đầy đủ. Luận án lựa chọn giải quyết việc xây dựng quy trình tổng hợp toàn diện các cấu trúc lai này, đồng thời khảo sát hiệu năng của các hệ xúc tác đồng dị thể có khả năng tái sử dụng (như Cu@MOF-5, Cu/Montmorillonite K10) kết hợp các kỹ thuật kích hoạt phản ứng bằng vi sóng và siêu âm nhằm tối ưu hóa hiệu suất và thời gian phản ứng.

---

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Cơ sở lý thuyết và cơ chế phản ứng

• Phản ứng cộng đóng vòng 1,3-lưỡng cực Huisgen xúc tác bởi Cu(I) (CuAAC): Cơ chế phản ứng diễn ra thông qua sự tạo thành phức trung gian đồng(I) acetylide với alkyne đầu mạch, tiếp theo là sự phối trí của nhóm azido hữu cơ, tạo thành vòng trung gian 6 cạnh chứa hai nguyên tử đồng trước khi co vòng và tách kim loại để tạo ra dị vòng 1,2,3-triazole thế 1,4.
• Năng lượng hoạt hóa và hiệu ứng vi sóng: Quá trình kích hoạt nhiệt điện môi vi sóng được xác định thông qua góc tổn hao điện môi ($\tan \delta = \varepsilon'/\varepsilon$), trong đó $\varepsilon'$ là phần điện môi tổn hao đại diện cho hiệu suất chuyển bức xạ thành nhiệt và $\varepsilon$ là hằng số điện môi. Tốc độ phản ứng tuân theo phương trình Arrhenius $k = A \cdot \exp(-E_a/RT)$.
• Hiệu ứng siêu âm: Tác động của sóng siêu âm (tần số 20 kHz đến gigahertz) dựa trên hiện tượng tạo hốc cục bộ sinh ra nhiệt độ và áp suất tức thời rất lớn, hỗ trợ phân tán hạt xúc tác dị thể và khắc phục hiện tượng cản trở truyền khối trong hệ phản ứng.

Phương pháp thực nghiệm và thiết bị phân tích

• Phương pháp tổng hợp: Đun hồi lưu nhiệt truyền thống, gia nhiệt bằng lò vi sóng và chiếu xạ bằng bể siêu âm.
• Phương pháp tinh chế và theo dõi phản ứng:
  • Sắc ký lớp mỏng (TLC) trên bản Silufol 60 F254 (Merck, hoạt hóa ở 110°C trong 30 phút), triển khai bằng hệ dung môi n-hexane/ethyl acetate.
  • Sắc ký cột (CC) sử dụng chất nhồi silica gel.
  • Kết tinh lại bằng các hệ dung môi thích hợp (ethanol, methanol, toluene, DCM/n-hexane, EtOAc).
  • Đo điểm nóng chảy (Đnc) bằng thiết bị STUART SMP3 (Bibby Sterilin, Vương quốc Anh).
• Phương pháp phân tích cấu trúc:
  • Phổ hồng ngoại (FT-IR): Đo trên máy Nicolet Impact 410 và Nicolet Magna 760 (Mỹ), dạng viên nén KBr trong dải tần 4000–500 cm⁻¹, độ phân giải 4 cm⁻¹.
  • Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR): Đo trên máy Bruker Avance AV500 (500,13 MHz cho 1H; 125,77 MHz cho 13C) và Bruker Avance NEO (600,36 MHz cho 1H; 150,97 MHz cho 13C) trong dung môi DMSO-d6, chất chuẩn nội TMS. Khảo sát phổ 2D NMR bao gồm 1H-1H COSY, HSQC (tương tác gần 1H-13C qua 1 liên kết) và HMBC (tương tác xa 1H-13C qua 2-3 liên kết).
  • Phổ khối lượng (MS): Ghi trên máy LTQ Orbitrap XL (Thermo Scientific) và LC-MSD-Trap-SL (Agilent Technologies) với kỹ thuật ion hóa phun mù điện tử ESI (ESI+, ESI-) và ion hóa va đập điện tử EI.

Phương pháp đánh giá hoạt tính sinh học

1. Kháng vi sinh vật kiểm định:

   • Thực hiện trên phiến vi lượng 96 giếng theo quy trình của Vander Bergher & Vlietlinck (1991) và McKane & Kandel (1996).
   • 8 chủng kiểm định gồm:
     • Vi khuẩn Gram-(+): Bacillus subtilis (ATCC 11774), Staphylococcus aureus (ATCC 11632).
     • Vi khuẩn Gram-(-): Escherichia coli (ATCC 25922), Pseudomonas aeruginosa (ATCC 25923).
     • Nấm men: Candida albicans (ATCC 7754), Saccharomyces cerevisiae (SH 20).
     • Nấm mốc: Aspergillus niger (439), Fusarium oxysporum (M42).
   • Môi trường: Eugon Broth (cho vi khuẩn), Mycophil (cho nấm), ủ ở 37°C/24 giờ (vi khuẩn) và 30°C/48 giờ (nấm).
   • Chất đối chứng dương: Streptomycin (Gram+), Tetracyclin (Gram-), Nystatin (nấm). Đối chứng âm: Không có kháng sinh và chất thử.
   • Tiêu chí: Nồng độ ức chế tối thiểu (MIC) và nồng độ ức chế 50% (IC50) xử lý qua phần mềm Table Curve. Đánh giá chất sạch có hoạt tính khi MIC $\le 50$ $\mu$g/mL hoặc IC50 $< 25$ $\mu$M.

2. Đánh giá hoạt tính gây độc tế bào in vitro:

   • Phương pháp MTT (Tim Mosman, 1983) đo độ hấp thụ quang học (OD) tại bước sóng 540 nm trên máy quang phổ Biotek dựa trên sự khử muối tetrazolium màu vàng thành phức hợp formazan màu tím bởi enzyme dehydrogenase trong ty thể tế bào sống.
   • Dòng tế bào: Ung thư biểu mô KB (CCL-17) và ung thư gan Hep G2 (HB-8065) từ ATCC, nuôi trong môi trường DMEM/MEME bổ sung 7–10% FBS ở 37°C, 5% CO2, độ ẩm 98%.
   • Chất đối chứng: Ellipticine 0,01 mM.
   • Nồng độ khảo sát: Pha loãng 5 mức (128, 32, 8, 2, 0,5 $\mu$g/mL). Thời gian ủ: 72 giờ.
   • Xử lý dữ liệu: Phần mềm Rawdata xác định giá trị IC50 từ phần trăm ức chế. Tiêu chuẩn đánh giá: Hợp chất sạch có hoạt tính khi IC50 $\le 4$ $\mu$g/mL.

---

Nội dung chính theo từng chương

Mở đầu

Phần mở đầu nêu rõ tầm quan trọng của việc nghiên cứu phát triển các hợp chất dị vòng chứa isatin và 1,2,3-triazole liên kết với carbohydrate, xác lập mục tiêu nghiên cứu và phân định 5 nhiệm vụ thực nghiệm cụ thể của đề tài luận án.

Chương 1. Tổng quan lý thuyết

Nội dung chương 1 tổng thuật sâu rộng 5 mảng kiến thức:

• Tổng quan về isatin: Nguồn gốc tự nhiên, phương pháp tổng hợp nhân isatin (Sandmeyer, Martinet, Stolle, Gassman, kim loại hóa dẫn xuất anilide), tính chất vật lý (kết tinh hình kim màu đỏ, Đnc 200–201°C, tính tan và sự mở vòng trong môi trường kiềm tạo muối của acid isatoic) và các hướng phản ứng biến tính (N-alkyl hóa, N-aryl hóa, phản ứng Mannich, N-acyl hóa, N-halogen hóa, thế electrophile trên vòng thơm).
• Tổng quan về 1,2,3-triazole: Cấu trúc dị vòng $C_2H_3N_3$, mật độ electron, tính chất acid-base yếu ($pK_a = 1,17$), độ bền nhiệt độ cao (bền đến 250°C), các phương pháp tổng hợp cổ điển và có xúc tác kim loại/xúc tác hữu cơ.
• Hoạt tính sinh học của 1,2,3-triazole: Phân tích hoạt tính chống ung thư, kháng viêm, kháng lao (M. tuberculosis), kháng khuẩn Gram dương/Gram âm và kháng các chủng virus gây bệnh đường hô hấp, cúm A và HIV.
• Tổng quan về phản ứng click: Lịch sử, 4 nhóm phản ứng click cơ bản (cộng hợp vòng hóa, mở vòng nucleophile, hóa học carbonyl không-aldol, cộng liên kết bội C-C), cơ chế xúc tác Cu(I), dung môi sử dụng, ứng dụng trong tổng hợp hữu cơ, hóa học polymer và cấu trúc dendrimer.
• Kỹ thuật vi sóng và siêu âm trong tổng hợp hóa học: Cơ chế truyền năng lượng, phương trình Arrhenius, sự phân cực điện môi và vai trò hỗ trợ tổng hợp các dẫn xuất carbohydrate.

Chương 2. Phương pháp nghiên cứu và thực nghiệm

Chương 2 mô tả chi tiết quy trình thực nghiệm, điều kiện phản ứng và phương pháp phân tích:

Nhóm đối tượng	Hợp chất / Hệ xúc tác	Quy trình thực nghiệm và thông số chính
Xúc tác đồng	Cu/Montmorillonite K10	Điều chế từ Montmorillonite K10, CuSO4 0,1 M và natri ascorbate trong nước ở 25–27°C (20 giờ), sấy ở 80°C.
	CuNPs/Montmorillonite K10	Điều chế hạt nano Cu(0) bằng khử Cu(OCOCH3)2 với hydrazine hydrate, chất hoạt động bề mặt CTAB, hấp phụ lên Montmorillonite K10 ở 80°C, sấy 70°C.
	Cu@MOF-5	Phản ứng giữa Cu(NO3)2.3H2O (4,37 mmol) và acid terephthalic (4,37 mmol) trong DMF ở 110°C trong 72 giờ, hoạt hóa 120°C (hiệu suất 88%).
	CuI	Phản ứng giữa CuSO4.5H2O với KI và Na2SO3 trong nước, rửa ethanol và acetone, sấy 60°C (hiệu suất 85%).
Hợp phần Monosaccharide	Hợp chất 3	Đi từ $\alpha$-D-galactose $\rightarrow$ diacetonide 1 (xúc tác ZnCl2, H2SO4) $\rightarrow$ tosylate 2 (TsCl/pyridine) $\rightarrow$ azide 3 (NaN3/DMF ở 110–115°C).
	Hợp chất 4	Phản ứng giữa alcohol 1 với propargyl bromide trong DMF có mặt NaH ở 0°C đến nhiệt độ phòng.
	Hợp chất 7	Đi từ $\alpha$-D-glucose $\rightarrow$ bromide 6 (Ac2O, HClO4, P đỏ, H2O, Đnc 88–90°C) $\rightarrow$ azide 7 (NaN3/DMF ở 70°C, hiệu suất 92%, Đnc 126–128°C).
	Hợp chất 10	Đi từ D-glucose $\rightarrow$ 6-tosylate 9 (TsCl/pyridine, Ac2O) $\rightarrow$ 6-azido 10 (NaN3/DMF ở 50°C trong 24 giờ, Đnc 130–133°C).
	Hợp chất 11	Đi từ $\alpha$-D-glucose $\rightarrow$ pentaacetate 5 (Ac2O, AcONa, Đnc 130–132°C) $\rightarrow$ propargyl glycoside 11 (propargyl alcohol, xúc tác BF3.Et2O ở 0°C đến nhiệt độ phòng, Đnc 114–116°C).
Dẫn xuất Isatin	Isatin thế 12a-l, 12m	Tổng hợp từ aniline thế, chloral hydrate, NH2OH.HCl trong Na2SO4, đóng vòng bằng H2SO4 đặc; brom hóa tạo 5,7-dibromoisatin 12m.
	N-Propargylisatin 13a-m	Phản ứng N-alkyl hóa giữa isatin 12a-m với propargyl bromide (xúc tác bazơ).
	N-($\omega$-Bromoalkyl)isatin 14a-m	Phản ứng giữa isatin 12a-m với dibromoalkane ($n = 2, 3, 4, 5, 6, 8$).
	N-($\omega$-Azidoalkyl)isatin 15a-m	Thế nucleophile nhóm bromo của hợp chất 14a-m bằng NaN3 (khảo sát cả phản ứng one-pot và đa thành phần).
Hợp chất lai Click	Dãy 16	Phản ứng click giữa 13a-m và galactosyl azide 3.
	Dãy 17	Phản ứng click giữa 13a-m và glucosyl azide 7.
	Dãy 18	Phản ứng click giữa 13a-m và 6-azido-glucose 10.
	Dãy 19	Phản ứng click giữa azide 15 và propargyl galactose 4.
	Dãy 20	Phản ứng click giữa azide 15 và propargyl glucoside 11.

Chương 3. Kết quả và thảo luận

Chương 3 trình bày các kết quả tổng hợp, tối ưu hóa và minh chứng cấu trúc:

• Tổng hợp và kiểm soát cấu trúc các hợp phần monosaccharide: Tổng hợp thành công 5 hợp phần monosaccharide (3, 4, 7, 10, 11) với độ tinh khiết cao, cấu hình anomer ($\alpha$ hoặc $\beta$) được xác lập rõ ràng qua phổ 1H NMR và IR (nhóm azide thể hiện vân hấp thụ đặc trưng ở vùng xung quanh 2100 cm⁻¹, nhóm alkyne thể hiện vân dao động hóa trị $\equiv$C–H và C$\equiv$C).
• Tổng hợp các tiền chất isatin thế và N-chức hóa:
  • Khảo sát các thông số vật lý và hiệu suất tổng hợp các isatin 12a-m từ các aniline tương ứng (p-methyl, 2,3-dimethyl, 2,4-dimethyl, o-methyl, p-ethyl, p-isopropyl, 5-chloro-2-methyl, p-fluoro, p-chloro, p-bromo, p-iodoaniline).
  • Tối ưu hóa điều kiện tổng hợp dãy N-propargylisatin 13a-m và N-($\omega$-bromoalkyl)isatin 14a-m.
  • Khảo sát các điều kiện chuyển hóa tạo N-($\omega$-azidoalkyl)isatin 15a-m (như hợp chất 15b4, 15a6), đánh giá tính khả thi của phản ứng one-pot và phản ứng đa thành phần để rút ngắn quy trình tách phân lập.
• Tối ưu hóa phản ứng click tạo các phân tử lai:
  • Khảo sát xúc tác cho phản ứng click giữa 1-alkyne 13a với azide 3 (tạo dãy 16), azide 7 (tạo dãy 17), azide 10 (tạo dãy 18), và giữa azide 15 (hoặc 14a4) với 1-alkyne 4 (tạo dãy 19) và 1-alkyne 11 (tạo dãy 20, chất đại diện 20g5).
  • So sánh hoạt tính xúc tác giữa CuI, Cu/Montmorillonite K10, CuNPs/Montmorillonite K10 và Cu@MOF-5; so sánh hiệu quả truyền năng lượng giữa khuấy gia nhiệt cổ điển, chiếu xạ vi sóng và kích hoạt sóng siêu âm.
• Biện luận cấu trúc bằng phổ nghiệm đa chiều:
  • Phổ 1H NMR và 13C NMR xác nhận đầy đủ số lượng proton và carbon trong khung phân tử lai.
  • Phổ 2D NMR (COSY, HSQC, HMBC) của các hợp chất đại diện (như 13j, 15a6, 16d, 17a, 18f, 19b4, 20g5) xác định chính xác vị trí liên kết dị vòng 1,2,3-triazole thế 1,4 thông qua các tương tác dị hạt xa 1H-13C giữa proton của vòng triazole với carbon của cầu nối methylene và carbon của hợp phần đường.
  • Phổ khối lượng phân giải cao (HRMS) và ESI-MS/EI-MS ghi nhận các pic ion phân tử $[M+H]^+$, $[M+Na]^+$ phù hợp với trọng lượng phân tử tính toán lý thuyết.
• Kết quả đánh giá hoạt tính sinh học:
  • Kết quả thử nghiệm hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định: Đánh giá giá trị MIC và IC50 trên các chủng vi khuẩn Gram dương, Gram âm, nấm men và nấm mốc.
  • Kết quả thử nghiệm hoạt tính gây độc tế bào ung thư: Đánh giá khả năng ức chế sinh trưởng tế bào ung thư biểu mô KB và ung thư gan Hep G2 của các hợp chất thuộc dãy 17a-m, xác định các dẫn xuất có giá trị IC50 đạt ngưỡng quy chuẩn chất sạch ($\le 4$ $\mu$g/mL).

---

Kết quả và những đóng góp mới

Những đóng góp mới về mặt khoa học và thực tiễn

1. Xây dựng quy trình tổng hợp đồng bộ các phân tử lai ba thành phần: Thiết kế và tổng hợp thành công 5 dãy hợp chất lai mới chứa đồng thời dị vòng isatin, cầu nối 1,2,3-triazole và các hợp phần monosaccharide (D-galactose, D-glucose) với các cấu trúc gắn nối đa dạng (qua vị trí C-1 hoặc C-6 của đường và vị trí N-1 của isatin với các độ dài mạch alkyl khác nhau).
2. Phát triển và ứng dụng hệ xúc tác dị thể: Điều chế thành công các hệ xúc tác đồng cố định trên chất mang rắn gồm Cu/Montmorillonite K10, CuNPs/Montmorillonite K10 và Cu@MOF-5 (hiệu suất điều chế Cu@MOF-5 đạt 88%, CuI đạt 85%); chứng minh khả năng xúc tác phản ứng cộng đóng vòng CuAAC chọn lọc tạo đồng phân 1,4-triazole.
3. Ứng dụng công nghệ kích hoạt năng lượng cao và phản ứng one-pot: Tối ưu hóa điều kiện phản ứng click và phản ứng alkyl hóa/azide hóa thông qua hỗ trợ chiếu xạ vi sóng và sóng siêu âm, giúp rút ngắn thời gian phản ứng, giảm thiểu dung môi và nâng cao hiệu suất tổng hợp; phát triển phương thức tổng hợp one-pot và đa thành phần cho dãy N-($\omega$-azidoalkyl)isatin.
4. Cung cấp bộ dữ liệu phổ nghiệm chuẩn mực: Xác lập cấu trúc lập thể và trật tự liên kết của toàn bộ các chất trung gian và 5 dãy sản phẩm lai thông qua phân tích hệ thống phổ IR, 1D NMR (1H, 13C), 2D NMR (COSY, HSQC, HMBC) và phổ khối lượng (ESI-MS, EI-MS, HRMS).
5. Cung cấp dữ liệu dược lý in vitro: Bổ sung dữ liệu thực nghiệm về hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm trên 8 chủng kiểm định và hoạt tính gây độc tế bào trên hai dòng ung thư (KB và Hep G2) của các dẫn xuất lai isatin−triazole−monosaccharide.

---

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế

• Các thử nghiệm hoạt tính sinh học trong luận án mới thực hiện ở quy mô in vitro (đo MIC/IC50 trên vi sinh vật kiểm định và thử nghiệm MTT trên dòng tế bào nuôi cấy KB, Hep G2); chưa tiến hành khảo sát trên mô hình động vật sống (in vivo).
• Chưa đi sâu khảo sát cơ chế tác động ở mức độ phân tử, tương tác thụ thể hay đích enzyme cụ thể của các hợp chất thể hiện hoạt tính mạnh.

Hướng nghiên cứu tiếp

• Tiếp tục mở rộng tổng hợp các phân tử lai kết hợp isatin với các loại carbohydrate phức tạp hơn (disaccharide, oligosaccharide, aminoglycoside) hoặc các hệ dị vòng có hoạt tính sinh học khác.
• Đánh giá khả năng thu hồi, tái sử dụng và độ bền cơ lý của các hệ xúc tác dị thể Cu@MOF-5 và Cu/Montmorillonite K10 qua nhiều chu kỳ phản ứng liên tiếp.
• Mở rộng thử nghiệm hoạt tính kháng ung thư trên các dòng tế bào ung thư kháng thuốc khác và tiến hành các nghiên cứu sâu hơn về độc tính tế bào lành, dược động học và cơ chế phân tử.

---

Giá trị tham khảo

• Đối với nghiên cứu sinh, học viên cao học ngành Hóa hữu cơ và Hóa dược: Luận án là tài liệu tham khảo chi tiết về quy trình tổng hợp bảo vệ/giải bảo vệ nhóm chức trong hóa học carbohydrate, phương pháp biến tính khung isatin, kỹ thuật tổng hợp dị vòng 1,2,3-triazole bằng phản ứng click, cũng như quy trình điều chế các hệ xúc tác nano đồng và vật liệu khung kim loại-hữu cơ (MOFs).
• Đối với các nhà nghiên cứu phân tích cấu trúc: Cung cấp tài liệu thực chứng về phương pháp phân tích, biện luận phổ 2D NMR (1H-1H COSY, HSQC, HMBC) để định vị chính xác vị trí liên kết và cấu trúc phân tử của các hợp chất lai hữu cơ đa dị vòng phức tạp.
• Đối với các phòng thí nghiệm sàng lọc dược chất: Cung cấp quy trình thử nghiệm chuẩn tắc đánh giá hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định (MIC, IC50) trên phiến 96 giếng và thử nghiệm gây độc tế bào in vitro (MTT) trên tế bào ung thư.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Những hợp phần monosaccharide nào đã được tổng hợp để tham gia phản ứng click?

Luận án đã tổng hợp 5 hợp phần monosaccharide mang nhóm chức alkyne đầu mạch hoặc azido:

• 1,2:3,4-di-O-isopropylidene-6-azido-6-deoxy-$\alpha$-D-galactopyranose (3)
• 1,2:3,4-di-O-isopropylidene-6-O-(2-propynyl)-$\alpha$-D-galactopyranose (4)
• 2,3,4,6-tetra-O-acetyl-$\beta$-D-glucopyranosyl azide (7)
• 6-azido-6-deoxy-1,2,3,4-tetra-O-acetyl-$\alpha$-D-glucose (10)
• Propargyl 2,3,4,6-tetra-O-acetyl-$\beta$-D-glucopyranoside (11)

2. Các hệ xúc tác đồng nào được điều chế và sử dụng trong luận án?

Luận án đã điều chế và nghiên cứu 4 hệ xúc tác đồng:

• Xúc tác dị thể Cu/Montmorillonite K10 (hấp phụ đồng trên khoáng sét).
• Xúc tác nano CuNPs/Montmorillonite K10 (sử dụng CTAB và khử bằng hydrazine hydrate).
• Xúc tác vật liệu khung kim loại-hữu cơ Cu@MOF-5 (tổng hợp từ Cu(NO3)2.3H2O và acid terephthalic trong DMF ở 110°C, hiệu suất 88%).
• Xúc tác CuI (điều chế từ CuSO4.5H2O, KI và Na2SO3, hiệu suất 85%).

3. Phương pháp phổ nào được sử dụng để xác định cấu trúc các hợp chất lai?

Cấu trúc các hợp chất được xác định bằng:

• Phổ hồng ngoại FT-IR (xác định nhóm azide, carbonyl, alkyne).
• Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1D NMR (1H NMR, 13C NMR) và 2D NMR (1H-1H COSY, HSQC, HMBC) đo trên thiết bị tần số 500 MHz và 600 MHz.
• Phổ khối lượng phân giải cao HRMS và phổ MS (với phương pháp ion hóa ESI+, ESI- và EI).

4. Hoạt tính sinh học của các phân tử tổng hợp được kiểm tra trên những đối tượng nào?

• Kháng vi sinh vật kiểm định: Thử nghiệm trên 8 chủng gồm B. subtilis, S. aureus (Gram+); E. coli, P. aeruginosa (Gram-); C. albicans, S. cerevisiae (nấm men); A. niger, F. oxysporum (nấm mốc).
• Gây độc tế bào in vitro: Thử nghiệm bằng phương pháp MTT trên 2 dòng tế bào ung thư gồm ung thư biểu mô KB (CCL-17) và ung thư gan Hep G2 (HB-8065) với đối chứng dương là Ellipticine.

5. Luận án đã áp dụng những kỹ thuật gia nhiệt và kích hoạt phản ứng nào?

Bên cạnh phương pháp đun hồi lưu nhiệt truyền thống, luận án đã khảo sát và ứng dụng phương pháp chiếu xạ bằng lò vi sóng (MW) và phương pháp kích hoạt bằng sóng siêu âm (US), cùng các quy trình phản ứng one-pot và phản ứng đa thành phần để nâng cao hiệu suất và tính kinh tế nguyên tử của quá trình tổng hợp.

---

Kết luận

Luận án tiến sĩ đã hoàn thành việc nghiên cứu tổng hợp và xác định cấu trúc của 5 dãy hợp chất lai mới 1,2,3-triazole−isatin gắn với các hợp phần dẫn xuất monosaccharide (D-glucose và D-galactose) thông qua phản ứng cộng đóng vòng Hóa học click (CuAAC). Đề tài đã xây dựng thành công quy trình điều chế các hệ xúc tác đồng dị thể hiệu năng cao (như Cu@MOF-5, Cu/Montmorillonite K10) và ứng dụng hiệu quả các phương pháp hỗ trợ vi sóng, siêu âm và phản ứng one-pot. Toàn bộ cấu trúc phân tử được minh chứng bằng hệ thống phổ nghiệm hiện đại (IR, NMR đa chiều, MS), đồng thời dữ liệu thử nghiệm in vitro bước đầu xác lập hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định và gây độc tế bào ung thư (dòng KB và Hep G2) của các dãy chất tổng hợp.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Isatin (1H-Indole-2,3-dione) là một indole nội sinh được tìm thấy trong não của loài động vật có vú, mô ngoại biên và dịch của cơ thể [1]. Isatin và các dẫn xuất của nó là một trong rất nhiều dãy chất hữu cơ được nghiên cứu một cách hệ thống về mặt hóa học cũng như các tác dụng dược lí [2]. Các tài liệu tham khảo [3] chỉ ra rằng isatin và các dẫn xuất của nó thể hiện nhiều hoạt tính sinh học đáng chú ý, như hoạt tính chống ung thư [4, 5], kháng khuẩn [6], kháng nấm [7], chống co giật [8], chống lao [9], kháng HIV [10], chống oxy hoá [11, 12], chống viêm [13, 14], gây tê [14], chống trầm cảm [15], v.v…… Trong hóa học, isatin cũng là nguồn nguyên liệu để tổng hợp nên nhiều hợp chất dị vòng như quinoline, indole,… Vì thế, hiện nay hóa học về isatin là một lĩnh vực nghiên cứu phát triển, với nhiều dẫn xuất isatin đã được tổng hợp. Hoá học carbohydrate, đặc biệt là hoá học của các mono- và disaccharide, đã và đang được nghiên cứu một cách rộng rãi [16].

Nhiều kiểu chuyển hoá nhằm gắn các nhóm chìa khoá vào khung carbohydrate đã được phát triển khá mạnh mẽ. Nhiều loại phản ứng quan trọng của lớp hợp chất này được phát hiện và phát triển. Nhiều hợp chất của chúng đã được tổng hợp dựa trên các phản ứng này và trong số này có nhiều chất thể hiện hoạt tính sinh học rất đáng chú ý [17]. Việc gắn kết các dị vòng vào phân tử carbohydrate hứa hẹn mang lại nhiều tính chất mới, đặc biệt là các tính chất sinh học.

Các azide hữu cơ nhận được nhiều sự quan tâm đặc biệt trong việc tổng hợp và nghiên cứu, cùng với khả năng tiếp cận dễ dàng qua nhiều con đường tổng hợp [18]. Hơn nữa, các azide hữu cơ có thể dễ dàng chuyển hoá thành các amine, isocyanate và các phân tử chứa nhóm chức khác, gần đây chúng còn nhận được sự quan tâm ngày càng tăng như là tác nhân phản ứng có giá trị và linh hoạt trong khái niệm về “Hoá học click” (click chemistry) [19]. Sự cộng hợp vòng hoá 1,3-lưỡng cực theo Huisgen được xúc tác bằng Cu(I) (HDC, Huisgen 1,3-Dipolar Cycloaddition) của các azide và các alkyne cuối mạch để tạo thành các dẫn xuất 1,2,3-triazole được sử dụng rộng rãi để tổng hợp nhân dị vòng này [20]. Người ta đã thống kê rằng gần 100% các bài báo liên quan đến phản ứng click này có các ứng dụng trên nhiều lĩnh vực nghiên cứu đa dạng [21], như tổng hợp các phân tử sinh học (các amino acid không có nguồn gốc thiên nhiên), phân tách gel điện di hai 2 chiều, tổng hợp các triazole thế-1,4, biến đổi nhóm chức peptide với các triazole, biến đổi các sản phẩm thiên nhiên và dược phẩm thiên nhiên, khám phá các sản phẩm thiên nhiên, khám phá thuốc, tổng hợp các vòng lớn, biến đổi DNA và các nucleotide bằng nhóm kết nối triazole, sử dụng trong hoá học siêu phân tử (supramolecular chemistry) [22].

Các dẫn xuất của dị vòng 1,2,3-triazole được sử dụng rộng rãi trong chữa bệnh, và hiện nay, việc nghiên cứu tổng hợp và thăm dò hoạt tính sinh học của chúng là một trong những lĩnh vực quan trọng nhất trong nghiên cứu và phát triển thuốc [23, 24]. Có những công trình nghiên cứu đã chứng tỏ rằng, triazole có khả năng kháng lao và chống nấm rất tốt, đặc biệt khả năng chống nấm bội nhiễm [25], căn bệnh khá phổ biến ở những nước có khí hậu nóng ẩm như Việt Nam.