LỜI MỞ ĐẦU Cùng với tốc độ phát triển ngày càng nhanh của các ngành khoa học kỹ thuật nói chung và hóa học nói riêng, các hợp chất hữu cơ mà đặc biệt là các dị vòng ngày càng được quan tâm nghiên cứu do những ứng dụng hết sức quan trọng mà chúng mang lại. Các hợp chất dị vòng có mặt ở hầu hết các lĩnh vực của đời sống như: y học, nông nghiệp, công nghiệp,. Coumarin là một loại đị vòng benzopyrone - một nhóm chất ưu việt tồn tại trong tự nhiên cũng như nhân tạo đã và đang được quan tâm nghiên cứu bởi khả năng ứng dụng của chúng trong kỹ thuật cũng như trong y học. Các sản phẩm 3- aminocoumarin N-thế được thấy có một số tác dụng sinh học như: kháng khuẩn, ức chế sự phát triển của côn trùng, chống dị ứng, tác động lên hệ thần kinh trung ương; bên cạnh đó, một số hợp chất đã được sử dụng như thuốc chống ung thư [7].
Novobiocin - một dẫn xuất của 3-benzamidocoumarin là chất kháng sinh đã được cấp phép dé điều trị các bệnh nhiễm trùng và hiệu quả của nó đã được xác nhận trong thử nghiệm lâm sàng. Ngoài ra, 3-aminocoumarin N-thé còn thể hiện nhiều tính chất quang hóa và đã được sử dụng để đánh dấu huỳnh quang. Từ những ứng dụng quan trọng của hợp chất 3-aminocoumarin, chúng tôi thực hiện đề tài “Tổng hợp một số dẫn xuất của 3-aminocoumarin” «* Mục đích nghiên cứu * Tổng hợp 3-aminocoumarin * Tổng hợp dẫn xuất của 3-aminocoumarin ® N-(coumarin-3-yl)pivalamide ¢ Ethyl (coumarin-3-ylcarbamate e = |-(Coumarin-3-yl)-3-phenylthiourca * Khảo sát tinh chất vật lý (trạng thái, nhiệt độ nóng chảy, mau sắc, dung môi kết tỉnh.) của các hợp chất tổng hợp được. * Nghiên cứu cấu trúc của các chất tổng hợp được.
#4 Thăm dò hoạt tính kháng khuẩn với 2 chủng vi khuẩn Escherichia coli va Bacillus subtilis. Phương pháp nghiên cứu e Nghiên cứu tải liệu. ¢ Thực nghiệm tông hợp các chất. e Nghiên cứu cấu trúc của các hợp chất thông qua phô hỏng ngoại (IR), phô cộng hưởng từ proton ('H-NMR) và phô khối lượng phân giải cao HR-MS.
e Thực nghiệm thăm do hoạt tinh khẳng khuẩn. CHUONG I TONG QUAN 1.1 KHÁI QUÁT VE COUMARIN Coumarin (2H-chromen-2-one) là một loại của hợp chat benzopyrone, tôn tại trong thực vật được biết từ năm 1820 trong hạt của cây Dipteryx odorata Willd thuộc họ đậu. Cây này mọc ở Brazil, có trồng ở Venezuela và còn có tên địa phương là “coumarou”, do đó mà có tên coumarin. Hợp chất benzopyrone gồm một vòng benzen kết hợp với một vòng pyrone, có hai loại thường gặp là benzo-œ-pyrone thường được gọi la coumarin và benzo-y-pyrone thường được gọi chromone.
Benzo-a-pyrone Benzo-y-pyrone Phân tích tia X cho thấy coumarin có cấu tạo gần như phẳng. 1368 Độ dai liên kết tính bang pm (1pm = 101m) Ở trang thái tự nhiên, coumarin là một chất kết tinh không mau, dé thăng hoa và có mùi thơm. Ở dạng kết hợp glycosid thì có thé tan trong nước, ở dang aglycon thì dé tan trong dung môi kém phân cực. Coumarin tồn tại nhiều trong các loài thực vật: Cỏ mực, Ba dét, Man tưới, Bạch chi, Tiền hồ, Ammi visnaga, Sai đất, Mù u, Hoàng ky, Cúc La Mã, Qué.
được sử dung rộng rãi trong các loại nước hoa, các ngành công nghiệp mỹ phẩm, nông nghiệp và dược phẩm. Một số dẫn xuất coumarin đã được tổng hợp để phục vụ cho điều trị bệnh tim mạch, lão hóa, tính chất kháng khuẩn và quang. Hóa học của coumarin ngày càng được quan tâm phát triển thêm nhiều sản phẩm hữu ích. L2 MỘT SÓ PHƯƠNG PHÁP TÓNG HỢP COUMARIN Coumarin có thể được tống hợp bằng các phản ứng cổ điến như phản ứng Perkin, Pechmann hoặc Knoevenagel.
Thời gian gần đây, các phản ứng để tổng hợp các hợp chất dị vòng thuận lợi hơn được quan tâm là phản ứng Wittig, Kostanecki-Robinson và Reformatsky [9, tr. > Các phản ứng Perkin, Knoevenagel, Reformatsky, Kostanecki-Robinson và phản ứng Wittig đều có sự tham gia của vòng benzen có hai nhóm thế (-COR và -OH) ở vị trí ortho: e Phan ứng Perkin Vong coumarin được hình thành nhờ phan ứng ngưng tu aldol giữa ortho- hydroxybenzaldehyde với anhydride acetic có mặt xúc tác natri acetate. CHO 9 NaOAc SS oo — > OH = oO O ¢ Phan ứng Knoevenagel Phan ứng ngưng tụ của aldehyde với hợp chat methylene hoạt động khi có mặt ammonia hoặc amine đều được biết như là phản ứng Knoevenagel. Xúc tac thường sử dụng trong phản ứng là base, hoặc hỗn hợp của amine và acid carboxylic, hoặc acid Lewis trong môi trường đồng thể.
Khi sử dụng xúc tác là acid malonic hoặc pyridine thì gọi là sự kết hợp Doebbner. ROOC COOR RO CHO le) base SS OH 0] OH lo) R « Phan ứng Wittig Ban đầu là sự tạo thành alkene nhờ phản ứng giữa hợp chat carbonyl với phosphonium ylide, alkene tiếp tục thực hiện chuyến hóa đóng vòng dé tạo hợp chất coumarin. R ELN Ph ‘ SS SS R CO,CH,CH XĂ NG CHO QC Hs | + — Ph,P*CHCO,Et —* Z ‘OK Z R | ỐNG Sy Z⁄Z e Phan ứng Reformatsky Phan ứng Reformatsky là sự ngưng tụ giữa aldehyde hoặc ketone với a- halo ester có mặt xúc tác kém tạo thành 8-hydroxy ester. Trong điều kiện phản ứng thích hợp sẽ xảy ra quá bình đóng vòng tạo coumarin.
CLOH a ˆ>Ó Con (OZnEr,CH¿CO;CH;CH, [so H;Ở | II © ° e Phan ứng Kostanecki - Robinson Vong coumarin được tao thành từ qua trình acyl hóa giữa các ketone ortho-hydroxyaryl với các anhydride acid béo kết hợp với phan ứng đóng vòng nội phân tử R, Ry A Rạ + __ >> ‘OH ° > Phản ứng Pechmann và phản ứng Ponndorf đều có sự tham gia của hợp chất ` phenol e Phan ứng Pechmann Một phương pháp dé tông hợp vòng coumarin rat có giá trị là phan ứng Pcchmann. Trong phan ứng này, vòng coumarin được tạo thanh nhờ sự ngưng tụ giữa phenol với B-ketoesters có mặt xúc tác acid. Phản ứng giữa ester acetoacetate và dẫn xuất thường được gọi là phản ứng Pechmann-Duisberg. Ry ° © Qe A OO R, R; 0H R ¢ Phản ứng Ponndorf Phản ứng được thực hiện giữa aryl halogenua hoặc phenol với alkyne ở nhiệt độ phòng cùng với sự đóng vòng nội phân tử sẽ tạo thành coumarin.
° | lãi IR + A, —> Rl | | > R—— ZA ` — Ry*COOH, COCE! ; 1.3 UNG DUNG CUA COUMARIN Aflatoxin là độc tố vi nấm sản sinh tự nhiên bởi một số loài Aspergillus - là một loại nấm mốc, đáng chú ý nhất là Aspergillus flavus va Aspergillus parasiticus. Các aflatoxin (B1, B2, G1, G2, M1, M2) là một nhóm các chất độc cấp tính và là tác nhân gây ung thư. Sau khi thâm nhập vào cơ thể, các aflatoxin có thể được gan chuyển hóa thành dạng trung gian epoxit hoạt hóa hoặc được thủy phân và trở thành M1 ít độc hơn. Aflatoxin B1 đã được tổng hợp từ 5- benzyloxy-4-methyl-7methoxy coumarin.
Các hợp chất này đều chứa khung coumarin trong phân tử. Le) BN Me Kháng sinh nhóm coumarin như novobiocin, coumermycin Al va clorobiocin là chat ức chế mạnh enzyme DNA gyrase. Các kháng sinh nay đã được phân lập từ các loài Streptomyces khác nhau và tất cả đều chứa gốc 3-amino-4- hydroxycoumarin. Novobiocin đã được cấp phép ở Mỹ đề điều trị cho người nhiễm vi khuân gram dương như Staphylococcus aureus, S.
Novobiocin và các dan xuất của nó cũng đã được nghiên cứu như thuốc chống ung thư tiềm năng [3. Novobiocin Một trong những sắc tổ mau vàng được phan lập từ các tuyến mùi hương của hải ly đã được xác định là urolithin-A và urolithin-B. Alternariol (3,4- benzocoumarin) là chất kháng khuân đầu tiên được phân lập từ nam Alternaria tenus. Benzocoumarins autumnariol và autumnarrmiol phân lập từ củ hảnh tạo thành các thành phần hương vị của Shilajit.
Furocoumarin glapalol và coumasterol cũng đã được cô lập. Sự tích tụ và biến đôi đồng thời của các hợp chất được gọi là phytoalexin (rotenonones, stemonone và stemonal) trong quá trình chuyền hóa được cho la cơ chế kháng bệnh ở thực vật [11].1 Hoạt tính sinh học của coumarin Hợp chât Hoạt tính sinh học Glycosides coumarin thơm mang C-2 | Chông đái thao đường va sắt trùng và nhóm thé C-3-alkoxy Uc chế sinh tông hợp leukotriene trong 7-(Bromomethy])-4-(furan-3- điều trị đau thắt ngực, ngăn ngừa sự vÏ)coumarin hình thành của dịch bệnh xơ vữa động mach, và chống dj ứng Dẫn xuất 3-acyl-7-nitro-6,8- Tăng khả năng điều tiết điakylcoumarin Dẫn xuất 3-benzazolyl-7- Đầu dò chuẩn đoán cho bệnh tích tụ aminoalkylcoumarin tỉnh bột Dan xuat 7-(2-Piperiziny])coumarin | Giam dau Furo[3.2g]4-hydroxy-9- Kháng khuẩn alkenylcoumarin “Dan xuất bis-4-hydroxycoumarin Chéng déng mau Dan xuat 6-hydroxy-3,4- Chống lão hóa, lam trang da dihydrocoumarin Bang 1.2 Ung dung quang của coumarin Hợp chat Ứng dụng (dicthylamino}coumarin acid carboxylic trong ap suat chat long cao Chromatography Dan xuat 7-amino-4-hydroxymethyl Lam long acid butyric y-amine (GABA) coumarin để điều tra các mach than kinh trong mô Axit N-(cacbonyl coumarin-3-y])-œ- Danh dau huynh quang cho cac acid amino amine va dipeptides.4 MOT SO PHAN UNG CHUYEN HOA CUA 3-AMINOCOUMARIN Muhammed Abd Khadom da tién hanh chuyén héa 3-aminocoumarin qua hai giai đoạn: Giai đoạn một là giai đoạn tạo thành bốn hop chat base Schiff nhờ phản ứng ngưng tụ giữa 3-amino coumarin (1) với aldehyde thơm. Giai đoạn hai là phản ứng giữa base Schiff (2a-đ) với 4-hydroxy coumarin để tạo thành sản phẩm (3a-đ). CL N #foenafic aldehyde Ne SS k —————> _ 28 0, 9 9.
Xe 166 6eGn (Bad) ° ® ArsC,H;NG;:m b: Ar=C,H Oly —_ oor. © AreC,HOCH ep đ: ACH, Các hợp chất (2a-d) và (3a-d) đều đã được thăm dò hoạt tinh sinh học và cho kết quả kháng tốt với một số vi khuẩn như Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis, Bacillus cereus, Psedomonase aeruginosa. Ngoài ra các hợp chất trên con kháng một số loài nam như Aspergillus niger, Penicillium italicum, Fusarium oxysporum, [I0]. Sir dụng thuốc kháng sinh Amoxicillin làm tiêu chuẩn cho vi khuẩn và Mycostatin là tiêu chuan cho nam.
Kết quả đo đường kính kháng khuẩn, kháng nắm (mm) của các hợp chat này được biểu dién ở bảng 1.3 Hoạt tính kháng khuẩn của các hợp chất (2a-d) và (3a-d) Đường kính kháng khuân (mm) Hợp chất poe | 8É | 5 |} 6) l4 ? | 20 22 13 20 A Các tác giả M. El-Kady đã tiễn hành cho 3-aminocoumarin (1) phan ứng với benzoylÌ isothiocyanate tạo thành 3-(3'- coumarinyl)-N-benzoylthiourea (2). 9 o CH;¿COOC;l1); CXX yu COPh HP pr ; @B) NHCSNHCOPh CXX Oo re) PhCON ) g (2) CICH,COOH e o n Ý ° 4 + Hy Pen benzyl cloride > FNGhN : ci PHCOCNS tS NH, H Ñ Ph CX) dy 5 = ^”“-.ẾYYXXX — ZZ N a: R=CH, đa) b: R=CH,Ph N Ar NN 4: Ar=C,H,NO;+ aromatic aldehydes b: Ar=C/H,;Chp © O € Ar=C/H;Brep (#asd ds At=24hieny! Tất cả các hợp chat được thử hoạt tính khang khuẩn với vi khuẩn Gram dương (Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis, Bacillus cereus) và vi khuẩn Gram am (Pseudomonas aurignosa, Echerichia coli,Enterobacter aerogenes) cũng như một số chủng nấm (Aspergillus niger, Penicillium italicum, Fusarium oxysporum) bang phuong phap loc dia giay sau khi hòa tan trong N,N- dimethylformamide với nồng độ là Img/ml.