Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Flavonoid là nhóm hợp chất polyphenol tự nhiên phân bố rộng rãi trong giới thực vật, đóng vai trò thiết yếu đối với sự sinh trưởng, phát triển và cơ chế tự bảo vệ của cây trồng. Về mặt sinh học và y dược, các phân nhóm của flavonoid như chalconoid và 3-hydroxyflavone (flavonol) đã được chứng minh sở hữu nhiều hoạt tính quý giá bao gồm khả năng kháng oxy hóa, kháng khuẩn, kháng viêm và ức chế sự phát triển của các dòng tế bào ung thư (như ung thư gan Hep-G2, ung thư vú, ung thư tuyến tiền liệt và ung thư biểu mô tế bào gan HCC). Mặc dù có tiềm năng ứng dụng cao trong công nghiệp dược phẩm và chăm sóc sức khỏe, hàm lượng các hợp chất này tích lũy tự nhiên trong sinh khối thực vật thường rất thấp, dẫn đến quy trình chiết tách - phân lập phức tạp, hiệu suất thu hồi không cao và chi phí sản xuất tốn kém. Do đó, việc nghiên cứu tổng hợp hóa dược nhằm tạo ra các khung cấu trúc tương tự và phát triển các dẫn xuất mới trở thành hướng tiếp cận quan trọng.

Bên cạnh đó, việc đưa nguyên tử fluorine vào khung phân tử hữu cơ là một chiến lược phổ biến trong hóa dược hiện đại, giúp tăng cường độ bền chuyển hóa, cải thiện tính thấm màng sinh học và nâng cao hiệu lực sinh học của hoạt chất. Các dẫn xuất flavonoid gắn nhóm thế fluoro trong tự nhiên cực kỳ hiếm gặp, dù nhiều dược phẩm chứa fluorine (như 5-fluorouracil, fluoxetine, fluoroquinolones) đã được Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (FDA) cấp phép điều trị. Nhằm mở rộng tính đa dạng cấu trúc và tìm kiếm các hợp chất tiềm năng cho nghiên cứu phát triển thuốc, khóa luận tốt nghiệp của tác giả Võ Nguyễn Kim Phụng (ngành Công nghệ Kỹ thuật Hóa học, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh) đã thực hiện đề tài "Tổng hợp các dẫn xuất 3-hydroxyflavone chứa fluorine thông qua phản ứng ngưng tụ Claisen-Schmidt và AFO".

Các mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể được xác định bao gồm:

  1. Nghiên cứu tổng hợp 03 dẫn xuất chalconoid chứa nhóm thế fluorine ((E)-1-(4-fluoro-2-hydroxyphenyl)-3-phenylprop-2-en-1-one, (E)-1-(4-fluoro-2-hydroxyphenyl)-3-(2-fluorophenyl)prop-2-en-1-one và (E)-1-(4-fluoro-2-hydroxyphenyl)-3-(3-fluorophenyl)prop-2-en-1-one) thông qua phản ứng ngưng tụ Claisen-Schmidt giữa 4′-fluoro-2′-hydroxyacetophenone và các dẫn xuất benzaldehyde.
  2. Nghiên cứu tổng hợp 03 dẫn xuất 3-hydroxyflavone tương ứng (7-fluoro-3-hydroxy-2-phenyl-4H-chromen-4-one, 7-fluoro-2-(2-fluorophenyl)-3-hydroxy-4H-chromen-4-one và 7-fluoro-2-(3-fluorophenyl)-3-hydroxy-4H-chromen-4-one) thông qua phản ứng oxy hóa đóng vòng Algar-Flynn-Oyamada (AFO) từ các chalconoid đã tổng hợp.
  3. Tinh sạch sản phẩm bằng phương pháp sắc ký cột cổ điển, kiểm tra độ tinh khiết bằng sắc ký lớp mỏng (TLC) và đo nhiệt độ nóng chảy.
  4. Xác định cấu trúc hóa học của các hợp chất tổng hợp được bằng các phương pháp phổ nghiệm hiện đại: phổ cộng hưởng từ hạt nhân ($^1\text{H}$-NMR, $^{13}\text{C}$-NMR), phổ tương quan lượng tử đơn hạt nhân (HSQC) và phổ khối lượng (MS).
  5. Tra cứu, đối chiếu tính mới của các sản phẩm tổng hợp trên hệ thống cơ sở dữ liệu hóa học SciFinder-n.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: 03 dẫn xuất chalconoid (mã hóa KP01, KP02, KP03) và 03 dẫn xuất 3-hydroxyflavone (mã hóa KP04, KP05, KP06) mang nhóm thế fluorine trên vòng A và/hoặc vòng B.
  • Phạm vi thực nghiệm và không gian: Quá trình tổng hợp, chiết tách, tinh chế và kiểm nghiệm độ tinh khiết được thực hiện tại Phòng thí nghiệm Bộ môn Công nghệ Hóa học, Khoa Công nghệ Hóa học và Thực phẩm - Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh. Phép đo phổ khối lượng (MS) và phổ NMR được thực hiện tại Viện Hóa học thuộc Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam (Hà Nội).
  • Phạm vi thời gian: Đề tài hoàn thành và bảo vệ vào tháng 08 năm 2024; dữ liệu tra cứu tính mới trên SciFinder-n được cập nhật đến ngày 01/08/2024.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận dựa trên khung lý thuyết hóa hữu cơ thực nghiệm và hóa học các hợp chất thiên nhiên:

  • Khung cấu trúc Flavonoid, Chalconoid và Flavonol: Flavonoid có cấu trúc khung cơ bản gồm 15 carbon với dạng $C_6-C_3-C_6$ gồm hai vòng thơm A và B liên kết với nhau qua dị vòng 3 carbon (vòng C). Chalconoid là dạng flavonoid mạch mở (1,3-diphenyl-2-propen-1-one) chứa liên kết đôi $\alpha,\beta$-carbonyl chưa bão hòa. Phân nhóm flavonol (3-hydroxyflavone) mang dị vòng pyron với nhóm ketone ở vị trí $C_4$, liên kết đôi giữa $C_2-C_3$ và đặc trưng bởi nhóm hydroxyl (-OH) tại vị trí $C_3$.
  • Phản ứng ngưng tụ Claisen-Schmidt: Là phản ứng ngưng tụ aldol chéo giữa một ketone thơm (4′-fluoro-2′-hydroxyacetophenone) và một aldehyde thơm (benzaldehyde hoặc các dẫn xuất fluorobenzaldehyde) dưới sự kích động của xúc tác base mạnh. Cơ chế phản ứng gồm 3 bước: base tách proton $\alpha$ của acetophenone tạo enolate (tác nhân nucleophile); enolate tấn công nucleophile vào carbon carbonyl của aldehyde tạo hợp chất trung gian $\beta$-hydroxyketone; cuối cùng là phản ứng tách loại phân tử nước để hình thành liên kết đôi liên hợp của chalconoid.
  • Phản ứng Algar-Flynn-Oyamada (AFO): Là phản ứng chuyển hóa $2'$-hydroxychalconoid thành 3-hydroxyflavone thông qua quá trình oxy hóa đóng vòng sử dụng tác nhân hydro peroxide ($\text{H}_2\text{O}_2$) trong môi trường kiềm ($\text{NaOH}$). Quá trình trải qua sự tạo thành ion phenolate tại vị trí $2'$, tấn công nội phân tử đóng vòng tạo khung heterocyclic, gắn nhóm -OH từ hydro peroxide và oxy hóa khử hydro tạo sản phẩm flavonol.

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm và trang thiết bị đã sử dụng:

  • Phương pháp tổng hợp hóa học: Phản ứng Claisen-Schmidt được thực hiện ở nhiệt độ phòng trong dung môi ethanol ($\text{EtOH}$) với xúc tác dung dịch $\text{KOH } 20%\text{ w/v}$ trong thời gian 24 giờ. Phản ứng AFO được thực hiện ở nhiệt độ phòng với xúc tác hỗn hợp $\text{NaOH } 20%\text{ w/v}$ và $\text{H}_2\text{O}_2\ 30%\text{ v/v}$ trong 4–6 giờ.
  • Phương pháp cô lập và tinh sạch: Axit hóa hỗn hợp sau phản ứng về pH trung tính (pH 6–7) bằng dung dịch $\text{HCl } 6\text{ N}$ (cho phản ứng Claisen-Schmidt) hoặc $\text{CH}_3\text{COOH}$ (cho phản ứng AFO); chiết lỏng - lỏng bằng dung môi dichloromethane ($\text{CH}_2\text{Cl}_2$, 3 lần); làm khan pha hữu cơ bằng natri sulfat khan ($\text{Na}_2\text{SO}_4$); thu hồi dung môi bằng hệ thống cô quay chân không ở $40^\circ\text{C}$; tinh sạch sản phẩm bằng kỹ thuật sắc ký cột cổ điển (CC) sử dụng pha tĩnh silica gel 60 (kích thước hạt 0,040 – 0,063 mm, Merck) và pha động là hệ dung môi $n$-hexane : ethyl acetate ($\text{Hex}:\text{EtOAc}$).
  • Phương pháp kiểm tra và xác định cấu trúc: Kiểm tra tiến trình phản ứng và độ tinh khiết sản phẩm bằng sắc ký lớp mỏng (TLC trên bản nhôm silica gel $60\text{ F}_{254}$, soi buồng UV ở bước sóng 254 nm và 365 nm); đo nhiệt độ nóng chảy bằng ống Thiele; phân tích cấu trúc hóa học bằng máy đo phổ cộng hưởng từ hạt nhân NMR (Bruker) xác định độ dịch chuyển hóa học ($\delta$), độ bội, hằng số ghép cặp ($J$) trên phổ $^1\text{H}$-NMR, $^{13}\text{C}$-NMR, phổ tương quan HSQC và máy đo phổ khối lượng MS (Agilent Technologies) xác định khối lượng phân tử.
  • Nguồn hóa chất: 4′-Fluoro-2′-hydroxyacetophenone ($\ge 98%$, Aladdin), 3-Fluorobenzaldehyde ($\ge 97%$, Aladdin), 2-Fluorobenzaldehyde ($\ge 97%$, Acros Organics), Benzaldehyde ($\ge 99%$, Acros Organics), các dung môi và hóa chất vô cơ từ J.T.Baker, Xilong Scientific, Chemsol và Merck.

Nội dung chính theo từng chương

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

Chương 1 hệ thống hóa các tài liệu và công trình nghiên cứu trong và ngoài nước về họ hợp chất flavonoid. Tác giả đi sâu vào phân tích cấu trúc, tính chất sinh học và các con đường sinh tổng hợp của chalconoid và flavonol. Các phương pháp tổng hợp chalconoid được so sánh toàn diện, bao gồm:

  • Phản ứng ngưng tụ Claisen-Schmidt trong điều kiện có dung môi với xúc tác acid ($\text{HCl}, \text{H}_2\text{SO}_4, \text{AlCl}_3$) hoặc base ($\text{NaOH}, \text{KOH}, \text{Ba(OH)}_2$).
  • Phản ứng ngưng tụ Claisen-Schmidt trong điều kiện phi dung môi (phương pháp nghiền cơ học với $\text{NaOH}$ rắn hoặc chiếu xạ vi sóng với xúc tác đất sét montmorillonite KSF).
  • Các phương pháp tổng hợp khác như phản ứng Suzuki, phản ứng Wittig, phản ứng acyl hóa Friedel-Crafts và chiếu xạ siêu âm.

Đồng thời, chương này tổng quan các phương pháp tổng hợp 3-hydroxyflavone (phương pháp AFO, phương pháp Auwers, phương pháp Kostanecki), giải thích chi tiết cơ chế phản ứng AFO từng giai đoạn và nêu bật tính ưu việt của phương pháp AFO về mặt thao tác đơn giản, hóa chất phổ biến, chi phí thấp.

CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM – PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Chương 2 mô tả chi tiết danh mục hóa chất, thông số dụng cụ, thiết bị và quy trình thao tác thực nghiệm tổng hợp cho từng chất:

  • Tổng hợp 03 dẫn xuất chalconoid (KP01, KP02, KP03): Sử dụng $3,7\text{ mmol}$ 4′-fluoro-2′-hydroxyacetophenone ($570,318\text{ mg}$) phản ứng với $3,7\text{ mmol}$ aldehyde tương ứng (benzaldehyde: $392,644\text{ mg}$; 2-fluorobenzaldehyde: $459,207\text{ mg}$; 3-fluorobenzaldehyde: $459,207\text{ mg}$) trong $6,000\text{ mL EtOH } 96%$ và $3,100\text{ mL KOH } 20%\text{ w/v}$, khuấy từ ở nhiệt độ phòng trong 24 giờ. Hệ dung môi chạy sắc ký lớp mỏng và sắc ký cột được xác lập ở tỷ lệ $\text{Hex}:\text{EtOAc} = 98:2$.
  • Tổng hợp 03 dẫn xuất 3-hydroxyflavone (KP04, KP05, KP06): Lấy chính xác khoảng $60\text{ mg}$ dẫn xuất chalconoid tương ứng cho vào bình cầu $50\text{ mL}$, hòa tan trong $\text{EtOH } 96%$ ($0,692 - 0,745\text{ mL}$), thêm dung dịch $\text{NaOH } 20%\text{ w/v}$ ($0,692 - 0,745\text{ mL}$) và $\text{H}_2\text{O}_2\ 30%\text{ v/v}$ ($0,139 - 0,149\text{ mL}$). Phản ứng khuấy từ ở nhiệt độ phòng trong 4 giờ (KP04, KP06) hoặc 6 giờ (KP05). Hỗn hợp được axit hóa bằng $\text{CH}_3\text{COOH}$ về pH 6–7, chiết bằng $\text{CH}_2\text{Cl}_2$ ($3 \times 20\text{ mL}$) và tinh sạch qua cột sắc ký với hệ dung môi giải ly $\text{Hex}:\text{EtOAc} = 95:5$.
  • Quy trình chuẩn bị mẫu, kỹ thuật triển khai bản sắc ký TLC kiểm tra dịch chiết và các thông số vận hành thiết bị đo phổ được trình bày cụ thể theo từng bước thực hiện.

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN

Chương 3 trình bày các kết quả thực nghiệm thu được, hình ảnh sắc ký bản mỏng TLC soi dưới đèn UV, thông số nhiệt độ nóng chảy, hiệu suất tổng hợp và biện giải chi tiết phổ NMR, HSQC, MS của từng chất:

  • Biện giải cấu trúc nhóm Chalconoid (KP01, KP02, KP03): Phổ $^1\text{H}$-NMR xác nhận sự hình thành liên kết đôi liên hợp dạng $(E)$ thông qua cặp tín hiệu proton olefinic $H_\alpha$ và $H_\beta$ có hằng số ghép cặp lớn ($J \approx 15,5 - 16,0\text{ Hz}$). Vòng A xuất hiện các tín hiệu đặc trưng của khung 4-fluoro-2-hydroxyphenyl với sự ghép cặp spin giữa hạt nhân hydro và hạt nhân fluorine ($^1\text{H}-^{19}\text{F}$). Phổ MS ghi nhận các pic ion phân tử phù hợp với khối lượng tính toán lý thuyết.
  • Biện giải cấu trúc nhóm 3-Hydroxyflavone (KP04, KP05, KP06): Sự biến mất của cặp proton olefinic liên kết đôi $H_\alpha, H_\beta$ và sự xuất hiện của tín hiệu nhóm hydroxyl enol tại vị trí $C_3$ cùng sự chuyển dịch của các carbon $C_2, C_3, C_4$ trên phổ $^{13}\text{C}$-NMR và tương quan HSQC chứng minh phản ứng oxy hóa đóng vòng AFO đã diễn ra hoàn toàn.
  • Bàn luận về khả năng phản ứng: Tác giả phân tích ảnh hưởng của hiệu ứng không gian và hiệu ứng điện tử từ nguyên tử fluorine ở vị trí ortho (KP02) và meta (KP03) trên vòng B. Trong phản ứng Claisen-Schmidt, KP02 đạt hiệu suất cao nhất ($46,98%$), kế đến là KP03 ($43,47%$) và KP01 ($33,26%$). Đối với phản ứng đóng vòng AFO, hợp chất KP05 mang nhóm ortho-fluoro cho hiệu suất cao nhất ($34,33%$), trong khi KP06 (meta-fluoro) đạt $19,28%$ và KP04 đạt $17,64%$. Kết quả cho thấy sự có mặt của nhóm rút điện tử cảm ứng như fluorine trên vòng aldehyde có xu hướng hỗ trợ phản ứng ngưng tụ và đóng vòng tốt hơn so với vòng phenyl không nhóm thế.

Kết quả và đóng góp

Khóa luận đã tổng hợp, cô lập tinh khiết và xác định cấu trúc hoàn chỉnh cho 06 hợp chất flavonoid chứa fluorine. Dữ liệu tổng hợp được tóm tắt trong bảng dưới đây:

Mã hợp chất Danh pháp hóa học Công thức phân tử Khối lượng phân tử ($M$) Hiệu suất phản ứng (%) Tình trạng tính mới (SciFinder-n 01/08/2024)
KP01 (E)-1-(4-fluoro-2-hydroxyphenyl)-3-phenylprop-2-en-1-one $\text{C}{15}\text{H}{11}\text{FO}_2$ 242,25 33,26% Đã từng công bố
KP02 (E)-1-(4-fluoro-2-hydroxyphenyl)-3-(2-fluorophenyl)prop-2-en-1-one $\text{C}{15}\text{H}{10}\text{F}_2\text{O}_2$ 260,24 46,98% Hợp chất mới
KP03 (E)-1-(4-fluoro-2-hydroxyphenyl)-3-(3-fluorophenyl)prop-2-en-1-one $\text{C}{15}\text{H}{10}\text{F}_2\text{O}_2$ 260,24 43,47% Đã từng công bố
KP04 7-fluoro-3-hydroxy-2-phenyl-4H-chromen-4-one $\text{C}_{15}\text{H}_9\text{FO}_3$ 256,23 17,64% Đã từng công bố
KP05 7-fluoro-2-(2-fluorophenyl)-3-hydroxy-4H-chromen-4-one $\text{C}_{15}\text{H}_8\text{F}_2\text{O}_3$ 274,22 34,33% Hợp chất mới
KP06 7-fluoro-2-(3-fluorophenyl)-3-hydroxy-4H-chromen-4-one $\text{C}_{15}\text{H}_8\text{F}_2\text{O}_3$ 274,22 19,28% Hợp chất mới

Đóng góp khoa học và giải pháp kỹ thuật của khóa luận:

  • Đóng góp tính mới: Đã tổng hợp thành công 03 hợp chất hoàn toàn mới chưa từng xuất hiện trong cơ sở dữ liệu hóa học quốc tế SciFinder-n (tính đến ngày 01/08/2024), bao gồm 01 dẫn xuất chalconoid (KP02) và 02 dẫn xuất 3-hydroxyflavone (KP05, KP06). Toàn bộ dữ liệu phổ nghiệm ($^1\text{H}$-NMR, $^{13}\text{C}$-NMR, HSQC, MS) của 3 chất mới này được cung cấp đầy đủ.
  • Xây dựng quy trình tổng hợp ổn định: Thiết lập quy trình tổng hợp hai giai đoạn (ngưng tụ Claisen-Schmidt xúc tác base và đóng vòng oxy hóa AFO xúc tác $\text{H}_2\text{O}_2/\text{NaOH}$) diễn ra hoàn toàn ở điều kiện nhiệt độ phòng, không cần đun hồi lưu nhiệt độ cao, sử dụng hệ dung môi thân thiện ($\text{EtOH}$) và hóa chất phổ biến, dễ tiếp cận.
  • Quy chuẩn điều kiện sắc ký: Xác lập tỷ lệ pha động tối ưu cho sắc ký cột nhằm phân tách triệt để các sản phẩm phản ứng khỏi tạp chất và tác chất dư ($\text{Hex}:\text{EtOAc} = 98:2$ cho nhóm chalconoid và $95:5$ cho nhóm flavonol).

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Dựa trên phạm vi và nội dung thực nghiệm được trình bày trong văn bản, khóa luận tồn tại một số hạn chế và định hướng phát triển sau:

  • Hạn chế:
    • Hiệu suất tổng hợp của các dẫn xuất 3-hydroxyflavone thông qua phản ứng AFO còn tương đối thấp (dao động từ $17,64%$ đến $34,33%$), nguyên nhân do phản ứng oxy hóa cạnh tranh tạo ra các sản phẩm phụ (như dẫn xuất aurone, dihydroflavonol) và sự khó khăn trong quá trình kết tinh, cô lập qua cột sắc ký.
    • Đề tài chỉ dừng lại ở mức độ tổng hợp hóa học, tinh sạch và xác định cấu trúc; chưa thực hiện các thử nghiệm sàng lọc hoạt tính sinh học thực tế (như hoạt tính kháng oxy hóa DPPH/ABTS, hoạt tính kháng khuẩn, kháng viêm hoặc thử nghiệm độc tính tế bào trên các dòng tế bào ung thư) đối với các hợp chất mới tổng hợp được.
  • Hướng nghiên cứu tiếp:
    • Tiếp tục tối ưu hóa các thông số phản ứng AFO (tỷ lệ nồng độ $\text{H}_2\text{O}_2/\text{NaOH}$, thời gian khuấy từ, nhiệt độ phản ứng) nhằm hạn chế sản phẩm phụ và nâng cao hiệu suất phản ứng chuyển hóa chalconoid thành flavonol.
    • Mở rộng tổng hợp các dẫn xuất flavonoid mới chứa nhiều nhóm thế fluorine khác nhau trên nhân thơm (như các nhóm trifluoromethyl $-\text{CF}_3$, trifluoromethoxy $-\text{OCF}_3$, hoặc đa thế di-/tri-fluoro).
    • Đưa các hợp chất tinh khiết thu được (đặc biệt là 3 chất mới KP02, KP05, KP06) vào các phép thử hoạt tính sinh học in vitro và in vivo để đánh giá tiềm năng dược lý.

Giá trị tham khảo

Tài liệu khóa luận mang lại giá trị tham khảo hữu ích cho:

  • Sinh viên, học viên cao học và nghiên cứu viên thuộc các chuyên ngành Công nghệ Kỹ thuật Hóa học, Hóa Hữu cơ, Hóa Dược và Dược học đang thực hiện các đề tài liên quan đến tổng hợp khung dị vòng tự nhiên, đặc biệt là các hợp chất nhóm flavonoid, chalcone và flavonol.
  • Phần giá trị tham khảo chuyên sâu:
    • Quy trình chi tiết và tỷ lệ mol chính xác của các tác chất trong phản ứng Claisen-Schmidt và phản ứng AFO ở quy mô phòng thí nghiệm.
    • Quy trình chiết tách phân đoạn lỏng - lỏng và điều kiện giải ly sắc ký cột với hệ dung môi $n$-hexane : ethyl acetate ($\text{Hex}:\text{EtOAc}$).
    • Bộ số liệu phổ cộng hưởng từ hạt nhân ($^1\text{H}$-NMR, $^{13}\text{C}$-NMR), phổ tương quan HSQC và phương pháp phân tích hiệu ứng ghép cặp spin hạt nhân giữa $^1\text{H}-^{19}\text{F}$ và $^{13}\text{C}-^{19}\text{F}$ trên các dẫn xuất vòng thơm chứa fluorine.

Câu hỏi thường gặp

1. Phản ứng ngưng tụ Claisen-Schmidt trong khóa luận được thực hiện trong những điều kiện kỹ thuật cụ thể nào?

Phản ứng được tiến hành giữa $3,7\text{ mmol}$ 4′-fluoro-2′-hydroxyacetophenone và $3,7\text{ mmol}$ dẫn xuất benzaldehyde tương ứng (tỷ lệ mol 1:1), sử dụng $6,000\text{ mL}$ dung môi ethanol 96% và $3,100\text{ mL}$ xúc tác dung dịch $\text{KOH } 20%\text{ w/v}$. Hỗn hợp phản ứng được khuấy từ liên tục ở nhiệt độ phòng trong 24 giờ, sau đó được trung hòa bằng dung dịch $\text{HCl } 6\text{ N}$ về pH 6–7 trước khi tiến hành chiết lỏng - lỏng bằng dichloromethane ($\text{CH}_2\text{Cl}_2$).

2. Ba hợp chất mới lần đầu tiên được tổng hợp trong khóa luận này là những chất nào?

Ba hợp chất mới được xác nhận chưa từng công bố trên cơ sở dữ liệu SciFinder-n (tính đến ngày 01/08/2024) gồm có:

  • KP02: (E)-1-(4-fluoro-2-hydroxyphenyl)-3-(2-fluorophenyl)prop-2-en-1-one (khối lượng phân tử $M = 260,24\text{ g/mol}$, hiệu suất tổng hợp $46,98%$).
  • KP05: 7-fluoro-2-(2-fluorophenyl)-3-hydroxy-4H-chromen-4-one (khối lượng phân tử $M = 274,22\text{ g/mol}$, hiệu suất tổng hợp $34,33%$).
  • KP06: 7-fluoro-2-(3-fluorophenyl)-3-hydroxy-4H-chromen-4-one (khối lượng phân tử $M = 274,22\text{ g/mol}$, hiệu suất tổng hợp $19,28%$).

3. Vai trò của các bước axit hóa sau phản ứng ngưng tụ Claisen-Schmidt và phản ứng AFO là gì?

Sau phản ứng Claisen-Schmidt, môi trường phản ứng chứa lượng lớn base $\text{KOH}$, các hợp chất $2'$-hydroxychalconoid tồn tại ở dạng muối phenolate tan trong nước. Việc nhỏ dung dịch $\text{HCl } 6\text{ N}$ giúp chuyển phenolate về dạng phenol tự do không tích điện để tan tốt vào pha hữu cơ ($\text{CH}_2\text{Cl}_2$) khi chiết. Tương tự, sau phản ứng AFO, dung dịch $\text{CH}_3\text{COOH}$ được thêm vào để trung hòa $\text{NaOH}$ dư và đưa 3-hydroxyflavone về dạng trung hòa (pH 6–7), giúp việc chiết tách sản phẩm vào pha hữu cơ đạt hiệu quả tối ưu.

4. Tỷ lệ hệ dung môi sắc ký cột được sử dụng để tinh sạch hai nhóm hợp chất là bao nhiêu?

Để tinh chế sản phẩm thô qua sắc ký cột silica gel 60:

  • Nhóm dẫn xuất chalconoid (KP01, KP02, KP03) sử dụng hệ dung môi giải ly $n$-hexane : ethyl acetate với tỷ lệ thể tích $\text{Hex}:\text{EtOAc} = 98:2$.
  • Nhóm dẫn xuất 3-hydroxyflavone (KP04, KP05, KP06) sử dụng hệ dung môi giải ly có độ phân cực cao hơn là $\text{Hex}:\text{EtOAc} = 95:5$.

5. Phương pháp phổ nào đã được sử dụng để khẳng định cấu trúc của các sản phẩm tổng hợp?

Cấu trúc hóa học của các sản phẩm được khẳng định thông qua sự kết hợp của 4 phương pháp phân tích phổ nghiệm: phổ khối lượng (MS) xác định khối lượng phân tử và pic ion phân tử; phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton ($^1\text{H}$-NMR) xác định số lượng, vị trí hydro và hằng số ghép cặp $J$; phổ cộng hưởng từ hạt nhân carbon ($^{13}\text{C}$-NMR) xác định số lượng và môi trường hóa học của các nguyên tử carbon; và phổ tương quan lượng tử đơn hạt nhân (HSQC) xác định sự tương quan trực tiếp giữa proton và carbon liên kết trực tiếp.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Võ Nguyễn Kim Phụng đã thực hiện thành công quy trình tổng hợp hai giai đoạn điều chế 03 dẫn xuất chalconoid chứa fluorine thông qua phản ứng ngưng tụ Claisen-Schmidt và 03 dẫn xuất 3-hydroxyflavone tương ứng thông qua phản ứng oxy hóa đóng vòng Algar-Flynn-Oyamada (AFO) ở điều kiện nhiệt độ phòng. Toàn bộ 06 hợp chất (KP01 đến KP06) đã được cô lập tinh khiết bằng sắc ký cột, kiểm tra nhiệt độ nóng chảy và xác định cấu trúc rõ ràng bằng các phương pháp phổ nghiệm hiện đại ($^1\text{H}$-NMR, $^{13}\text{C}$-NMR, HSQC, MS). Đề tài đóng góp vào cơ sở dữ liệu hóa học 03 hợp chất hoàn toàn mới (KP02, KP05, KP06) được tra cứu trên SciFinder-n, cung cấp nguồn tài liệu thực nghiệm có giá trị cho các nghiên cứu tổng hợp và phát triển hoạt chất hóa dược trên khung cấu trúc flavonoid.