MỞ ĐẦU Ung thư là một nhóm các bệnh liên quan đến việc phân chia tế bào một cách vô tổ chức và những tế bào đó có khả năng xâm l n những mô khác bằng cách phát triển trực tiếp vào mô lân cận hoặc di chuyển đến nơi xa (di căn). Nguyên nhân gây ung thư là sự sai hỏng của ADN, tạo nên các đột biến ở các gene thiết yếu điều khiển quá trình phân bào cũng như các cơ chế quan trọng khác. Ung thư có thể gây ra nhiều triệu chứng khác nhau phụ thuộc vào v trí, đặc điểm và khả năng di căn của khối u. Chẩn đoán xác đ nh ung thư thường đòi hỏi phải sinh thiết rồi quan sát trên kính hiển vi.
Người b ung thư có thể được chữa tr bằng phẫu thuật, hóa tr liệu hoặc xạ tr liệu. Nếu không được chữa tr sớm, hầu hết các loại ung thư có thể gây tử vong, đây là một trong những nguyên nhân gây tử vong chính trong những nước phát triển. Ung thư có thể được điều tr bằng phẫu thuật, hóa tr liệu, xạ tr liệu, miễn d ch tr liệu hay các phương pháp khác. Việc chọn lựa phương pháp điều tr phụ thuộc vào v trí và độ (grade) của khối u, giai đoạn của bệnh, cũng như tổng trạng của bệnh nhân.
Một số điều tr ung thư thực nghiệm cũng đang được phát triển. Hóa tr liệu là điều tr ung thư bằng thuốc ("thuốc chống ung thư") có khả năng tiêu diệt tế bào ung thư. Chúng can thiệp vào phân bào theo các cách khác nhau. Nhóm ch t Quinon xeton cũng được coi là nhóm ch t lớn có hoạt tính chống ung thư, chúng có mặt nhiều trong nhiều loại thuốc đã được cục dược phẩm và thực phẩm mỹ (FAD) khuyến cáo sử dụng.
Nhóm ch t quinon xeton có mặt trong nhiều hợp ch t thiên nhiên ở nhiều dạng sống. 1 Tiếp tục hướng nghiên cứu áp dụng các phản ứng hóa học hiện đại vào tổng hợp và tím kiếm các hợp ch t hóa học có c u trúc mới và hoạt tính sinh học lý thú, nhóm tác nghiên cứu của GS. Nguyễn Văn Tuyến - Viện Hóa học đã tổng hợp được nhiều dẫn xu t nhờ phản ứng Domino, các kết quả đã được công bố trên các tạp chí quốc tế có chỉ số trích dẫn cao. Đề tài này tập trung nghiên cứu phân tích cấu trúc của một số dẫn xuất benzo[f]indole-1,4-dione bằng các phƣơng pháp hóa lý hiện đại bao gồm phổ hồng ngoại (IR), phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR), phổ khối lượng (MS) và phổ X-ray phân tử.
2 Chƣơng 1 TỔNG QUAN 1. Tổng quan về các phƣơng pháp ác đ nh cấ c 1. Phương pháp phổ hồng ngoại (IR) Trong số các phương pháp phân tích c u trúc, phổ hồng ngoại cho nhiều thông tin quan trọng về c u trúc của hợp ch t. Bức xạ hồng ngoại bao gồm một phần của phổ điện từ, đó là vùng bước sóng khoảng 10-4 đến 10-6 m.
Nó nằm giữa vi sóng và ánh sáng khả kiến. Phần của vùng hồng ngoại được sử dụng nhiều nh t để xác đ nh c u trúc nằm trong giữa 2,5x10-4 và 16x10-6 m. Đại lượng được sử dụng nhiều trong phổ hồng ngoại là số sóng (cm-1), ưu điểm của việc dùng số sóng là là chúng tỷ lệ thuận với năng lượng. Khi chiếu các bức xạ hồng ngoại vào phân tử các hợp ch t, bức xạ hồng ngoại sẽ kích thích phân tử từ trạng thái dao động cơ bản lên trạng thái dao động cao hơn.
Có 2 lại dao động khi phân tử b kích thích là dao động hóa tr và biến dạng, dao động hóa tr (ν) là dao động làm thay đổi độ dài liên kết, dao động biến dạng (δ) là dao động làm thay đổi góc liên kết. Đường cong biểu diễn cường độ h p thụ với số sóng của bức xạ hồng ngoại được gọi là phổ hồng ngoại, trên phổ biểu diễn các cực đại h p thụ ứng với những dao động đặc trưng của nhóm nguyên tử hay liên kết nh t đ nh, (Hình 1. Phổ hồng ngoại của benzyl ancol 3 Căn cứ vào phổ hồng ngoại đo được đối chiếu với các dao động đặc trưng của các liên kết, ta có thể nhận ra sự có mặt của các liên kết trong phân tử. Một phân tử có thể có nhiều dao động khác nhau và phổ hồng ngoại của các phân tử khác nhau thì khác nhau, tương tự như sự khác nhau của các vân ngón tay.
Sự chồng khít lên nhau của phổ hồng ngoại thường được làm dẫn chứng cho hai hợp ch t giống nhau. Khi sử dụng phổ hồng ngoại để xác đ nh c u trúc, thông tin thu được chủ yếu là xác đ nh các nhóm chức hữu cơ và những liên kết đặc trưng. Các pic nằm trong vùng từ 4000 - 1600 cm-1 thường được quan tâm đặc biệt, vì vùng này chứa các dải h p thụ của các nhóm chức, như OH, NH, C=O, C≡N… nên được gọi là vùng nhóm chức. Vùng phổ từ 1300 - 626 cm-1 phức tạp hơn và thường được dùng để nhận dạng toàn phân tử hơn là để xác đ nh nhóm chức.
Chính ở đây các dạng pic thay đổi nhiều nh t từ hợp ch t này đến hợp ch t khác, vì thế vùng phổ từ 1500 cm-1 được gọi là vùng vân ngón tay. Phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (CHTHN) là phương pháp vật lý hiện đại nghiên cứu c u trúc của các hợp ch t hữu cơ. Phương pháp phổ biến được sử dụng là phổ 1H-NMR và 13C-NMR. Hạt nhân của nguyên tử 1H và 13C có momen từ.
Nếu đặt proton trong từ trường không đổi thì moment từ của nó có thể đ nh hướng cùng chiều hay ngược chiều với từ trường. Đó là spin hạt nhân có tính ch t lượng tử với các số lượng tử +1/2 và -1/2. Độ chuyển d ch hóa học : Do hiệu ứng chắn từ khác nhau nên các hạt nhân 1H và 13C trong phân tử có tần số cộng hưởng khác nhau. Đặc trưng cho các hạt nhân 1H và 13C trong phân tử có độ chuyển d ch hóa học δ; đối với hạt nhân 1H thì: TMS x 6 .10 ( ppm) o 4 Trong đó: νTMS, νx là tần số cộng hưởng của ch t chuẩn TMS và của hạt nhân mẫu đo, νo là tần số cộng hưởng của máy phổ.
Đối với các hạt nhân khác thì độ chuyển d ch hóa học được đ nh nghĩa một các tổng quát như sau: chuan x 6 .10 ( ppm) o Trong đó: νchuan, νx là tần số cộng hưởng của ch t chuẩn và của hạt nhân mẫu đo, νo là tần số cộng hưởng của máy phổ. Hằng số chắn σ xu t hiện do ảnh hưởng của đám mây electron bao quanh hạt nhân nguyên tử, do đó tùy thuộc vào v trí của hạt nhân 1H và 13C trong phân tử khác nhau mà mật độ electron bao quanh nó khác nhau dẫn đến chúng có giá tr hằng số chắn σ khác nhau và do đó độ chuyển d ch hóa học của mỗi hạt nhân khác nhau. Theo đó proton nào cộng hưởng ở trường yếu hơn sẽ có độ chuyển d nh hóa học lớn hơn. Dựa vào độ chuyển d ch hóa học ta biết được loại proton nào có mặt trong ch t được khảo sát.
Giá tr độ chuyển d ch hóa học không có thứ nguyên mà được tính bằng phần triệu (ppm). Đối với 1H-NMR thì δ có giá tr từ 0-12 ppm, đối với 13C-NMR thì δ có giá tr từ 0-230 ppm. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân của benzyl axetat 5 Hằng số tương tác spin-spin J: Trên phổ NMR, mỗi nhóm hạt nhân không tương đương sẽ thể hiện bởi một cụm tín hiệu gọi và vân phổ, mỗi vân phổ có thể bao gồm một hoặc nhiều hợp phần. Nguyên nhân gây nên sự tách tín hiệu cộng hưởng thành nhiều hợp phần là do tương tác của các hạt nhân có từ tính ở cạnh nhau.
Tương tác đó thể hiện qua các electron liên kết. Giá tr J phụ thuộc vào bản ch t của hạt nhân tương tác, số liên kết và bản ch t các liên kết ngăn giữa các tương tác. Hằng số tương tác spin-spin J được xác đ nh bằng khoảng cách giữa các hợp phần của một vân phổ. Dựa vào hằng số tương tác spin-spin J ta có thể rút ra kết luận về v trí trương đối của các hạt nhân có tương tác với nhau.
Phương pháp phổ khối lượng (MS) Nguyên tắc chung của phương pháp phổ khối lượng là phá vỡ phân tử trung hòa thành ion phân tử và các mảnh ion dương có số khối z = m/e. Sau đó phân tách các ion này theo số khối và ghi nhận được phổ khối lượng. Dựa vào phổ khối này có thể xác đ nh phân tử khối và c u tạo phân tử của ch t nghiên cứu. Để phá vỡ phân tử người ta có nhiều phương pháp: bắn phá bằng dòng electron (EI), phương pháp ion hóa hóa học (CI), phương pháp bắn phá nguyên tử nhanh (FAB)… Dùng dòng eclectron có năng lượng cao để bắn phá phân tử là phương pháp hay được sử dụng nh t.
Khi bắn phá các phân tử hợp ch t hữu cơ trung hòa sẽ trở thành các ion phân tử mang điện tích dương hoặc b phá vỡ thành các ion và các gốc theo sơ đồ: ABC 2e (1) > 95% ABC e 2 ABC 3e (2) - ABC Sự hình thành các ion mang điện tích +1 chiếm hơn 95%, còn lại là các ion mang điện tích +2 và điện tích âm (-). Năng lượng bắn phá các phân tử 6 thành ion phân tử khoảng 10 eV. Nhưng với năng lượng cao thì ion phân tử có thể phá vỡ thành các mảnh ion dương (+), hoặc các ion gốc, các gốc, hoặc phân tử trung hòa nhỏ hơn, nên người ta thường thực hiện bắn phá các phân tử ở mức năng lượng 70 eV [3]. ABC A BC ABC AB B AB A B Sự phá vỡ này phụ thuộc vào c u tạo ch t, phương pháp bắn phá và năng lượng bắn phá.
Quá trình này gọi là quá trình ion hóa. Các ion dương hình thành đều có khối lượng m và mang điện tích e, tỉ số m/e được gọi là số khối z. Bằng cách nào đó tách các ion có số khối khác nhau ra khỏi nhau và xác đ nh được xác su t có mặt của chúng, rồi vẽ đồ th biểu diễn mối liên quan giữa xác su t có mặt (hay cường độ I) và số khối z thì đồ th này được gọi là phổ khối lượng (Hình 1.