I. Tổng Quan Về Chalcone Cấu Trúc Tính Chất Ứng Dụng
Thuật ngữ Chalcone được đặt ra bởi Kostanecki và Tambor năm 1899, thuộc họ flavonoid. Chalcone là một ketone không no, gồm hai vòng thơm liên kết với nhau bởi ba nguyên tử carbon tạo thành nhóm carbonyl và hai nguyên tử cacbon α, β không no. Nó tồn tại ở hai dạng đồng phân cis và trans, trong đó đồng phân trans ổn định hơn về mặt nhiệt động học. Chalcone được coi là tiền chất sinh học cho flavonoid và isoflavonoid, có nhiều trong thực vật ăn được. Chúng được coi là chất đầu để tổng hợp một số hợp chất màu hay chất làm ngọt nhân tạo, chất phát quang, chất xúc tác trùng hợp. Hợp chất 3,2’,4’,6’-tetrahydroxy-4- propoxy-dihydrochalcone-4-β’-neohesperdoside đã được sử dụng làm chất tạo ngọt tổng hợp với độ ngọt gấp 2200 lần so với glucose. Chalcone có tên IUPAC là 1,3-diphenylprop-2-en-1-one.
1.1. Cấu Trúc Phân Tử và Cách Đánh Số Mạch Carbon
Cấu trúc Chalcone bao gồm hai vòng benzen liên kết bởi cầu nối prop-2-en-1-one. Cách đánh số mạch carbon tuân theo quy ước IUPAC, giúp xác định vị trí các nhóm thế. Vị trí nhóm thế ảnh hưởng đến hoạt tính sinh học của Chalcone. Theo tài liệu gốc, nhóm thế trong các vòng thơm của chalcone được đánh số thứ tự và gọi theo danh pháp quốc tế, đảm bảo tính chính xác và nhất quán trong nghiên cứu. Vị trí nhóm thế quyết định tính chất hóa học hữu cơ của các chất Chalcone.
1.2. Tính Chất Vật Lý và Hóa Học Đặc Trưng của Chalcone
Chalcone tồn tại ở dạng tinh thể màu vàng hoặc da cam. Chalcone có tính chất hóa học đa dạng do hệ thống liên kết pi liên hợp. Chalcone tham gia vào các phản ứng cộng, phản ứng oxy hóa khử và phản ứng đóng vòng. Các phản ứng chuyển hóa hữu cơ này được ứng dụng để tổng hợp các hợp chất có hoạt tính sinh học cao. Theo luận văn, việc nghiên cứu tính chất hóa học của chalcone là cơ sở để phát triển các phương pháp tổng hợp mới và ứng dụng chalcone trong nhiều lĩnh vực.
II. Tổng Hợp Chalcone Các Phương Pháp Hiệu Quả Hiện Nay
Chalcone được tổng hợp bằng phản ứng ngưng tụ Claisen-Schmidt với các nhóm thế thích hợp của benzaldehyde và acetophenone dưới sự có mặt của base làm chất xúc tác và dung môi phân cực. Acetophenone được xử lí bằng KOH để chuyển hóa thành dạng enolate của nó, sau đó nó phản ứng cộng nucleophile với benzaldehyde để tạo thành một chất trung gian (aldol). Aldol bị mất một phân tử nước để tạo thành chalcone thông qua cơ chế tách E1cB. Hạn chế của phương pháp này là tốc độ phản ứng chậm và mất nhiều thời gian hơn nhưng được sử dụng phổ biến do quy trình đơn giản và hiệu suất cao hơn các phương pháp thông thường khác.
2.1. Phản Ứng Ngưng Tụ Claisen Schmidt Ưu Điểm và Hạn Chế
Phản ứng ngưng tụ Claisen-Schmidt là phương pháp tổng hợp chalcone cổ điển. Ưu điểm: dễ thực hiện, nguyên liệu dễ kiếm. Hạn chế: thời gian phản ứng dài, điều kiện phản ứng khắc nghiệt. Cần tối ưu hóa điều kiện phản ứng để tăng hiệu suất phản ứng. Theo tài liệu gốc, dù có những hạn chế nhất định, phản ứng Claisen-Schmidt vẫn là phương pháp tổng hợp chalcone được sử dụng rộng rãi do tính đơn giản và hiệu quả tương đối cao.
2.2. Phản Ứng Ghép Cặp Chéo Suzuki Giải Pháp Hiện Đại
Phản ứng ghép cặp chéo Suzuki sử dụng xúc tác Pd(0) để tạo liên kết C-C. Ưu điểm: tạo ra các chalcone thế chứa phức tạp, hiệu suất cao. Hạn chế: đòi hỏi xúc tác đắt tiền, điều kiện phản ứng nghiêm ngặt. Chất xúc tác đóng vai trò quan trọng trong cơ chế phản ứng. Phản ứng Suzuki mở ra hướng tổng hợp chalcone mới với nhiều triển vọng. Phương pháp này được phát triển bởi Suzuki năm 1979 bao gồm phản ứng giữa phenyl bororic acid và cinnamyl chloride hoặc giữa benzoyl chloride và phenyl vinyl bororic acid.
2.3. Các Phương Pháp Tổng Hợp Khác Nghiền Không Dung Môi Vi Sóng
Nghiền không dung môi: thực hiện ở nhiệt độ phòng, thời gian ngắn, thân thiện môi trường. Vi sóng: tăng tốc độ phản ứng, giảm thời gian phản ứng, tiết kiệm năng lượng. Cả hai phương pháp đều là lựa chọn thay thế xanh cho phản ứng Claisen-Schmidt. Rateb và Zohdi đã sử dụng phương pháp nghiền không chứa dung môi với thời gian ngắn để tổng hợp chalcone ở nhiệt độ phòng. Radhakrishnan và cộng sự đã tổng hợp Azachalcone.
III. Chuyển Hóa Chalcone Tạo Dẫn Xuất Có Hoạt Tính Sinh Học
Chalcone có thể được chuyển hóa thành nhiều hợp chất dị vòng có hoạt tính sinh học cao. Phản ứng chuyển hóa bao gồm: phản ứng đóng vòng, phản ứng cộng Michael, phản ứng oxy hóa. Các dẫn xuất của chalcone có tiềm năng ứng dụng trong dược phẩm, nông nghiệp và công nghiệp.
3.1. Phản Ứng Đóng Vòng Tổng Hợp Pyrimidine 2 1H Thione
Phản ứng đóng vòng với thiourea tạo ra dẫn xuất Pyrimidine-2-(1H)-thione. Các dẫn xuất này có hoạt tính kháng khuẩn, kháng ung thư. Điều kiện phản ứng: nhiệt độ cao, xúc tác acid hoặc base. Cơ chế phản ứng phức tạp, bao gồm nhiều bước. Pyrimidine-2-(1H)-thione là hợp chất dị vòng quan trọng. Việc nghiên cứu phản ứng này mở ra hướng tổng hợp các hợp chất có hoạt tính sinh học. Tài liệu gốc đề cập đến việc chuyển hóa hệ liên hợp của chalcone bằng phản ứng đóng vòng với thiourea để thu được các dẫn xuất của pyrimidine-2-(1H)-thione.
3.2. Phản Ứng Đóng Vòng Tạo Dẫn Xuất 2 Amino 3 Cyanopyridine
Phản ứng đóng vòng với malononitrile tạo ra dẫn xuất 2-Amino-3-Cyanopyridine. Các dẫn xuất này có hoạt tính sinh học đa dạng, bao gồm kháng viêm, kháng virus. Điều kiện phản ứng: xúc tác amonium acetate, nhiệt độ cao. Cơ chế phản ứng tương tự như phản ứng đóng vòng với thiourea. 2-Amino-3-Cyanopyridine là khung hợp chất quan trọng trong hóa dược. Theo luận văn, hệ liên hợp của chalcone có thể được chuyển hóa bằng phản ứng đóng vòng với malononitrile để tạo thành các dẫn xuất của 2-amino-3-cyanopyridine.
IV. Ứng Dụng và Hoạt Tính Sinh Học Tiềm Năng của Chalcones
Chalcones và các dẫn xuất của chúng thể hiện nhiều hoạt tính sinh học tiềm năng, bao gồm kháng khuẩn, kháng ung thư, kháng viêm, và kháng virus. Do đó, chúng được nghiên cứu rộng rãi trong lĩnh vực dược phẩm và y học. Việc nghiên cứu các ứng dụng và hoạt tính sinh học của chalcones có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển các loại thuốc mới và các phương pháp điều trị bệnh.
4.1. Hoạt Tính Kháng Ung Thư Tiềm Năng Chống Lại Nhiều Loại Bệnh
Chalcones thể hiện hoạt tính kháng ung thư thông qua nhiều cơ chế khác nhau, bao gồm ức chế sự tăng sinh tế bào, gây chết tế bào theo chương trình và ngăn chặn sự hình thành mạch máu mới. Các nghiên cứu in vitro và in vivo đã chứng minh hiệu quả của chalcones trong việc chống lại nhiều loại ung thư khác nhau. Hoạt tính kháng ung thư của chalcones là một lĩnh vực nghiên cứu đầy hứa hẹn.
4.2. Hoạt Tính Kháng Khuẩn và Kháng Virus Ứng Dụng Trong Y Học
Chalcones có khả năng ức chế sự phát triển của nhiều loại vi khuẩn và virus khác nhau. Hoạt tính kháng khuẩn và kháng virus của chalcones liên quan đến khả năng ức chế các enzyme và protein quan trọng trong quá trình sinh trưởng và phát triển của vi khuẩn và virus. Các nghiên cứu cho thấy chalcones có tiềm năng ứng dụng trong việc điều trị các bệnh nhiễm trùng do vi khuẩn và virus gây ra. Kháng khuẩn, kháng virus là hoạt tính quan trọng.
4.3. Các Hoạt Tính Sinh Học Khác Kháng Viêm Chống Sốt Rét
Ngoài hoạt tính kháng ung thư, kháng khuẩn, và kháng virus, chalcones còn thể hiện nhiều hoạt tính sinh học khác, bao gồm kháng viêm và chống sốt rét. Hoạt tính kháng viêm của chalcones có thể giúp giảm đau và sưng tấy trong các bệnh viêm khớp. Hoạt tính chống sốt rét của chalcones có thể giúp ngăn ngừa và điều trị bệnh sốt rét. Các hoạt tính sinh học đa dạng của chalcones mở ra nhiều cơ hội nghiên cứu và ứng dụng trong lĩnh vực y học.
V. Nghiên Cứu và Phân Tích Cấu Trúc Chalcone NMR MS Sắc Ký
Việc xác định cấu trúc và tính chất của chalcones đòi hỏi sử dụng các phương pháp phân tích hiện đại như phổ NMR, phổ MS và sắc ký. Phổ NMR cung cấp thông tin về cấu trúc phân tử, bao gồm vị trí các nguyên tử và nhóm thế. Phổ MS giúp xác định khối lượng phân tử và thành phần nguyên tố. Sắc ký được sử dụng để tách và tinh chế chalcones từ hỗn hợp phản ứng.
5.1. Phổ NMR Xác Định Cấu Trúc Phân Tử Chi Tiết
Phổ NMR (Nuclear Magnetic Resonance) là một phương pháp phân tích quan trọng để xác định cấu trúc phân tử của chalcones. Phổ NMR cung cấp thông tin chi tiết về vị trí các nguyên tử hydro và carbon trong phân tử, cũng như các tương tác giữa chúng. Dữ liệu phổ NMR giúp xác định cấu trúc và tính chất của chalcones một cách chính xác. Dữ liệu phổ NMR rất quan trọng.
5.2. Phổ MS Xác Định Khối Lượng Phân Tử và Thành Phần Nguyên Tố
Phổ MS (Mass Spectrometry) là một phương pháp phân tích khác được sử dụng để xác định khối lượng phân tử và thành phần nguyên tố của chalcones. Phổ MS cung cấp thông tin về khối lượng của các ion phân tử và các mảnh vỡ của phân tử, giúp xác định công thức phân tử và cấu trúc của chalcones. Phương pháp giúp xác định khối lượng phân tử và thành phần nguyên tố. Các phổ MS cung cấp.
5.3. Sắc Ký Lớp Mỏng và Sắc Ký Cột Tách và Tinh Chế Chalcones
Sắc ký lớp mỏng (TLC) và sắc ký cột là các phương pháp được sử dụng để tách và tinh chế chalcones từ hỗn hợp phản ứng. Sắc ký lớp mỏng được sử dụng để kiểm tra độ tinh khiết của các sản phẩm và theo dõi tiến trình phản ứng. Sắc ký cột được sử dụng để tách và tinh chế chalcones với số lượng lớn. Các phương pháp này rất quan trọng trong việc tổng hợp chalcone
VI. Luận Văn Thạc Sĩ Nghiên Cứu Tổng Hợp và Chuyển Hóa Chalcones
Luận văn thạc sĩ về nghiên cứu tổng hợp và chuyển hóa chalcones là một công trình khoa học có ý nghĩa quan trọng, góp phần vào sự phát triển của lĩnh vực hóa học hữu cơ và dược phẩm. Luận văn tập trung vào việc tổng hợp các chalcone thế chứa nhóm O-Propargyl và chuyển hóa chúng thành các hợp chất dị vòng có hoạt tính sinh học tiềm năng. Luận văn cung cấp các kết quả nghiên cứu mới và có giá trị, đồng thời mở ra các hướng nghiên cứu tiếp theo.
6.1. Mục Tiêu và Phạm Vi Nghiên Cứu của Luận Văn
Mục tiêu của luận văn là tổng hợp một loạt các chalcone thế chứa nhóm O-Propargyl và chuyển hóa chúng thành các hợp chất dị vòng có hoạt tính sinh học tiềm năng. Phạm vi nghiên cứu bao gồm việc tổng hợp, chuyển hóa, phân tích cấu trúc và đánh giá hoạt tính sinh học của các chalcones và dẫn xuất của chúng. Hoạt tính sinh học cũng là một phạm vi quan trọng.
6.2. Kết Quả Nghiên Cứu Chính và Đóng Góp Mới
Luận văn đã tổng hợp thành công một loạt các chalcone thế chứa nhóm O-Propargyl và chuyển hóa chúng thành các hợp chất dị vòng có hoạt tính sinh học tiềm năng. Luận văn cũng đã xác định cấu trúc và tính chất của các chalcones và dẫn xuất của chúng bằng các phương pháp phân tích hiện đại. Kết quả nghiên cứu cho thấy một số chalcones và dẫn xuất của chúng có hoạt tính kháng ung thư và kháng khuẩn tiềm năng.
6.3. Hướng Nghiên Cứu Tiếp Theo và Tiềm Năng Ứng Dụng
Các hướng nghiên cứu tiếp theo bao gồm việc tối ưu hóa các phản ứng tổng hợp và chuyển hóa, đánh giá hoạt tính sinh học của các chalcones và dẫn xuất của chúng một cách chi tiết hơn, và nghiên cứu các ứng dụng tiềm năng của chúng trong lĩnh vực dược phẩm và y học. Các hướng đi này sẽ giúp các nhà nghiên cứu có phương pháp tổng hợp mới.
