Tổng Hợp Dẫn Xuất Flavonoid Từ 4'-Fluoro-2'-Hydroxyacetophenone Và Các Dẫn Xuất Benzaldehyde

Khám phá đồ án tốt nghiệp về công nghệ kỹ thuật hóa học, tổng hợp dẫn xuất flavonoid từ 4 fluoro 2 hydroxyacetophenone và benzaldehyde.

• Tác giả: Nguyễn Văn Thức
• Người hướng dẫn: PGS. Hoàng Minh Hảo
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật Hóa học
• Đề tài: Tổng Hợp Dẫn Xuất Flavonoid Từ 4'-Fluoro-2'-Hydroxyacetophenone
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Khái quát Chalcone (C 15H12O, danh pháp IUPAC: 1,3-diphenyl-2-propen-1-one) là một ketone thơm có cấu tạo từ hai vòng thơm liên kết với nhau thông qua cầu nối ba carbon gồm α, β và carbonyl không bão hòa (Hình 1. Chalconoid là các dẫn xuất của chalcone mang các nhóm thế khác nhau như –OH , –OCH3, glycoside trên hai vòng thơm. Chúng được tìm thấy nhiều trong rễ, lá, trái của các loài thực vật và có các hoạt tính sinh học tiềm năng trong lĩnh vực dược học như khả năng ức chế tế bào ung thư, gây độc tế bào, kháng oxy hóa, kháng viêm, … [1, 2] Hình 1. Công thức cấu tạo của chalcone Các dẫn xuất chalconoid thường được tổng hợp thông qua phản ứng ngưng tụ Claisen– Schmidt với xúc tác acid/base [3, 4], hỗ trợ chiếu xạ vi sóng [5], hỗ trợ chiếu xạ siêu âm [6],… Trong đó, phản ứng ngưng tụ Claisen–Schmidt là một phương pháp phổ biến với mục đích tổng hợp các dẫn xuất chalconoid vì tính đơn giản và tiết kiệm hơn so với các phương pháp khác. Bên cạnh đó, để đáp ứng các nhu cầu về hóa học xanh, các nghiên cứu về xúc tác phản ứng hỗ trợ chiếu xạ vi sóng hay chiếu xạ siêu âm đang dần được quan tâm rộng rãi nhờ vào môi trường tổng hợp phi dung môi, do đó sẽ giảm thiểu lượng hóa chất thải ra môi trường. Một nghiên cứu để tối ưu hóa điều kiện phản ứng các dẫn xuất chalconoid cho thấy khi sử dụng xúc tác I2/Al 2O3 trong điều kiện chiếu xạ vi sóng cho hiệu suất tổng hợp từ 79 – 95% [5]. Một nghiên cứu khác của Manef Chtourou và cộng sự cho hiệu suất tổng hợp các dẫn xuất chalconoid từ 80 – 96% sử dụng xúc tác đất sét KSF dưới sự hỗ trợ của kỹ thuật chiếu xạ siêu âm [6]. 1 Các dẫn xuất 2′-hydroxychalconoid đang được quan tâm nghiên cứu như một tiền chất để tổng hợp các dẫn xuất flavonoid. Khung sườn cơ bản của flavonoid bao gồm 15 carbon, có khung chung là C6–C3–C6 gồm 2 vòng thơm A và B liên kết với nhau thông qua dị vòng C. Các dẫn xuất flavonoid được phân loại dựa trên sự thay đổi liên kết trên vòng C bao gồm flavanone, flavonol, flavone,. Các dẫn xuất flavonoid phổ biến Các dẫn xuất flavonoid được biết đến với các hoạt tính kháng ung thư, kháng oxy hóa, kháng viêm và là một chức ức chế mạnh đối với các enzyme như α–glucosidase, α– amylase, xanthine oxidase, … [7-9]. Tại Việt Nam, một số dẫn xuất chalconoid đã được tổng hợp trong một nghiên cứu sử dụng phản ứng ngưng tụ Claisen–Schmidt và được thử nghiệm độc tính trên 3 tế bào ung thư. Hiệu suất tổng hợp dao động từ 70 – 90% và 2 dẫn xuất trong số đó có hoạt tính kháng dòng tế bào ung thư Hep–G2 tốt với giá trị IC50 lần lượt là 10,46 ± 0,09 μg/mL và 6,82 ± 0,21 μg/mL [10]. Một nghiên cứu khác đã chứng minh được tiềm năng của các hợp chất chalconoid để thiết kế và phát triển thành thuốc với khả năng kháng ký sinh trùng, kháng virus, kháng vi khuẩn, kháng nấm, kháng ung thư [11]. Nhóm nghiên cứu của Nguyễn Văn Sơn và cộng sự đã cho thấy tiềm năng của các dẫn xuất flavone 2 như một chất ức chế tăng sinh trên dòng tế bào ung thư Hela. 11 dẫn xuất flavone đã được tổng hợp và thử hoạt tính, 03 dẫn xuất trong số đó thể hiện tiềm năng ức chế tốt hơn các hoạt động của cis–Platin – một chất đối chứng dương [12].
• 1.2. Phương pháp tổng hợp chalconoid
• 1.2.1. Phản ứng ngưng tụ Claisen–Schmidt
• 1.2.2. Phản ứng ngưng tụ Claisen–Schmidt với xúc tác acid/base trong điều kiện có dung môi
• 1.2.3. Phản ứng ngưng tụ Claisen–Schmidt với xúc tác rắn trong điều kiện phi dung môi
• 1.2.4. Tổng hợp chalconoid dưới sự hỗ trợ của microwave
• 1.3. Phương pháp tổng hợp flavonoid
• 1.3.1. Phương pháp tổng hợp flavonol
• 1.4. Lý do chọn đề tài
• 2. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Hóa chất – Dụng cụ và thiết bị
• 2.1.1. Dụng cụ và thiết bị
• 2.1.2. Dụng cụ và thiết bị dùng trong tổng hợp
• 2.1.3. Dụng cụ và trang thiết bị dùng trong tinh sạch và kiểm nghiệm
• 2.2. Đối tượng nghiên cứu
• 2.3. Phương pháp nghiên cứu
• 2.3.1. Phương pháp tổng hợp dẫn xuất chalconoid và flavonoid
• 2.3.2. Tổng hợp hợp chất (E)-1-(4-fluoro-2-hydroxyphenyl)-3-(4-methoxyphenyl)prop-2-en-1-one (NT01)
• 2.3.3. Tổng hợp hợp chất (E)-1-(4-fluoro-2-hydroxyphenyl)-3-(3-methoxyphenyl)prop-2-en-1-one (NT02)
• 2.3.4. Tổng hợp hợp chất (E)-1-(4-fluoro-2-hydroxyphenyl)-3-(4-fluorophenyl)prop-2-en-1-one (NT03)
• 2.3.5. Tổng hợp hợp chất 7-fluoro-3-hydroxy-2-(4-methoxyphenyl)-4H-chromen-4-one (NT04)
• 2.3.6. Tổng hợp hợp chất 7-fluoro-3-hydroxy-2-(3-methoxyphenyl)-4H-chromen-4-one (NT06)
• 2.3.7. Tổng hợp hợp chất 7-fluoro-2-(4-fluorophenyl)-3-hydroxy-4H-chromen-4-one (NT08)
• 2.4. Các phương pháp cô lập và tinh sạch sản phẩm
• 2.5. Phương pháp kiểm tra độ tinh khiết sản phẩm
• 2.5.1. Phương pháp kiểm tra bằng sắc ký lớp mỏng
• 2.5.2. Phương pháp đo nhiệt độ nóng chảy
• 2.5.3. Phương pháp phổ
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
• 3.1. Kết quả tổng hợp và biện giải cấu trúc các dẫn xuất chalconoid và flavonoid
• 3.1.1. Kết quả tổng hợp và biện giải cấu trúc hợp chất NT01
• 3.1.1.1. Tính chất, độ tinh khiết, nhiệt độ nóng chảy và hiệu suất
• 3.1.1.2. Biện giải cấu trúc hợp chất NT01
• 3.1.2. Kết quả tổng hợp và biện giải cấu trúc hợp chất NT02
• 3.1.2.1. Tính chất, độ tinh khiết, nhiệt độ nóng chảy và hiệu suất
• 3.1.2.2. Biện giải cấu trúc hợp chất NT02
• 3.1.3. Kết quả tổng hợp và biện giải cấu trúc hợp chất NT03
• 3.1.3.1. Tính chất, độ tinh khiết, nhiệt độ nóng chảy và hiệu suất
• 3.1.3.2. Biện giải cấu trúc hợp chất NT03
• 3.1.4. Kết quả tổng hợp và biện giải cấu trúc hợp chất NT04
• 3.1.4.1. Tính chất, độ tinh khiết, nhiệt độ nóng chảy và hiệu suất
• 3.1.4.2. Biện giải cấu trúc hợp chất NT04
• 3.1.5. Kết quả tổng hợp và biện giải cấu trúc hợp chất NT06
• 3.1.5.1. Tính chất, độ tinh khiết, nhiệt độ nóng chảy và hiệu suất
• 3.1.5.2. Biện giải cấu trúc hợp chất NT06
• 3.1.6. Kết quả tổng hợp và biện giải cấu trúc hợp chất NT08
• 3.1.6.1. Tính chất, độ tinh khiết, nhiệt độ nóng chảy và hiệu suất
• 3.1.6.2. Biện giải cấu trúc hợp chất NT08
• 3.2. Đánh giá kết quả tổng hợp các dẫn xuất
• 3.3. Đề xuất cơ chế tổng hợp các dẫn xuất chalconoid và flavonoid
• 3.3.1. Đề xuất cơ chế tổng hợp hợp chất NT01, NT02 và NT03
• 3.3.2. Đề xuất cơ chế tổng hợp hợp chất NT04, NT06 và NT08
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về dẫn xuất flavonoid từ 4 Fluoro 2 Hydroxyacetophenone

Dẫn xuất flavonoid là một nhóm hợp chất tự nhiên có hoạt tính sinh học cao, được chiết xuất từ nhiều loại thực vật. Chúng có khả năng kháng oxy hóa, kháng viêm và kháng ung thư. Việc tổng hợp các dẫn xuất này từ 4'-Fluoro-2'-Hydroxyacetophenone đang thu hút sự quan tâm của nhiều nhà nghiên cứu. Phương pháp tổng hợp này không chỉ giúp tiết kiệm chi phí mà còn tạo ra các hợp chất có hoạt tính sinh học mạnh mẽ.

1.1. Khái niệm về flavonoid và 4 Fluoro 2 Hydroxyacetophenone

Flavonoid là một nhóm hợp chất polyphenolic có cấu trúc phức tạp. 4'-Fluoro-2'-Hydroxyacetophenone là một tiền chất quan trọng trong tổng hợp flavonoid, nhờ vào khả năng tạo ra các dẫn xuất chalconoid.

1.2. Tầm quan trọng của flavonoid trong y học

Flavonoid có nhiều ứng dụng trong y học nhờ vào khả năng chống oxy hóa và kháng viêm. Chúng được nghiên cứu để phát triển thành thuốc điều trị nhiều bệnh lý, bao gồm ung thư và bệnh tim mạch.

II. Thách thức trong việc tổng hợp dẫn xuất flavonoid

Mặc dù có nhiều phương pháp tổng hợp dẫn xuất flavonoid, nhưng vẫn tồn tại nhiều thách thức. Việc tối ưu hóa điều kiện phản ứng và lựa chọn xúc tác phù hợp là rất quan trọng để đạt được hiệu suất cao. Ngoài ra, việc kiểm soát độ tinh khiết của sản phẩm cũng là một vấn đề cần được giải quyết.

2.1. Khó khăn trong việc tối ưu hóa điều kiện phản ứng

Tối ưu hóa điều kiện phản ứng là một thách thức lớn trong tổng hợp flavonoid. Các yếu tố như nhiệt độ, thời gian và loại xúc tác đều ảnh hưởng đến hiệu suất tổng hợp.

2.2. Vấn đề về độ tinh khiết của sản phẩm

Độ tinh khiết của sản phẩm tổng hợp là một yếu tố quan trọng. Việc sử dụng các phương pháp tinh sạch hiệu quả như sắc ký cột là cần thiết để đảm bảo chất lượng sản phẩm.

III. Phương pháp tổng hợp dẫn xuất flavonoid hiệu quả

Phương pháp tổng hợp dẫn xuất flavonoid từ 4'-Fluoro-2'-Hydroxyacetophenone thường sử dụng phản ứng ngưng tụ Claisen–Schmidt. Phương pháp này cho phép tạo ra các dẫn xuất chalconoid một cách hiệu quả và tiết kiệm chi phí. Sử dụng xúc tác KOH trong điều kiện thích hợp có thể nâng cao hiệu suất tổng hợp.

3.1. Phản ứng ngưng tụ Claisen Schmidt

Phản ứng ngưng tụ Claisen–Schmidt là một phương pháp phổ biến trong tổng hợp flavonoid. Phương pháp này cho phép tạo ra các dẫn xuất chalconoid từ acetophenone và benzaldehyde.

3.2. Sử dụng xúc tác KOH trong tổng hợp

Xúc tác KOH được sử dụng để tăng cường hiệu suất tổng hợp. Nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng xúc tác này có thể đạt được hiệu suất lên đến 95%.

IV. Ứng dụng thực tiễn của dẫn xuất flavonoid

Các dẫn xuất flavonoid có nhiều ứng dụng trong lĩnh vực dược phẩm và thực phẩm. Chúng được sử dụng như các chất bổ sung dinh dưỡng và trong các sản phẩm chăm sóc sức khỏe. Nghiên cứu cho thấy rằng các dẫn xuất này có thể giúp cải thiện sức khỏe và ngăn ngừa nhiều bệnh lý.

4.1. Ứng dụng trong dược phẩm

Dẫn xuất flavonoid được nghiên cứu để phát triển thành thuốc điều trị nhiều bệnh lý, bao gồm ung thư và bệnh tim mạch. Chúng có khả năng ức chế sự phát triển của tế bào ung thư.

4.2. Ứng dụng trong thực phẩm

Flavonoid được sử dụng như các chất chống oxy hóa trong thực phẩm. Chúng giúp bảo vệ sức khỏe và cải thiện chất lượng sản phẩm thực phẩm.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của nghiên cứu

Nghiên cứu về tổng hợp dẫn xuất flavonoid từ 4'-Fluoro-2'-Hydroxyacetophenone mở ra nhiều cơ hội mới trong lĩnh vực hóa học hữu cơ. Việc phát triển các phương pháp tổng hợp hiệu quả và bền vững sẽ giúp nâng cao giá trị của các hợp chất này trong y học và công nghiệp thực phẩm.

5.1. Tương lai của nghiên cứu flavonoid

Nghiên cứu về flavonoid sẽ tiếp tục phát triển, với nhiều phương pháp tổng hợp mới được đề xuất. Điều này sẽ giúp tạo ra các hợp chất có hoạt tính sinh học cao hơn.

5.2. Định hướng nghiên cứu tiếp theo

Các nghiên cứu tiếp theo sẽ tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình tổng hợp và khám phá thêm nhiều ứng dụng của flavonoid trong y học và công nghiệp.

Nội dung chính

Giới thiệu dự án

Hợp chất thiên nhiên chứa khung sườn flavonoid và chalconoid từ lâu đã được chứng minh sở hữu dải hoạt tính sinh học phổ rộng như chống oxy hóa, kháng viêm, ức chế enzyme ($\alpha$-glucosidase, xanthine oxidase) và gây độc chọn lọc trên các dòng tế bào ung thư (HepG2, MCF-7, Hela). Theo các báo cáo y dược học quốc tế, hơn 60% thuốc chống ung thư thương mại hóa có nguồn gốc hoặc lấy cảm hứng từ cấu trúc hợp chất tự nhiên. Tuy nhiên, việc phân lập các hợp chất này từ thực vật gặp rào cản lớn do hàm lượng tự nhiên cực thấp (thường $<0.01%\text{–}0.1%$ khối lượng khô), quy trình chiết xuất phức tạp, tốn kém dung môi và hiệu suất không ổn định.

Xuất phát từ thực trạng trên, đồ án tốt nghiệp "Tổng hợp các dẫn xuất flavonoid từ 4'-fluoro-2'-hydroxyacetophenone và các dẫn xuất benzaldehyde" (thực hiện bởi sinh viên Nguyễn Văn Thức, dưới sự hướng dẫn của PGS. TS Hoàng Minh Hảo tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh) tập trung giải quyết bài toán thiếu hụt nguồn nguyên liệu và mở rộng không gian hóa học của dẫn xuất flavonoid thông qua tổng hợp hữu cơ bán phần và toàn phần.

                  [Khung sườn C6-C3-C6]
4'-Fluoro-2'-hydroxyacetophenone + Dẫn xuất Benzaldehyde
                        │
                        ▼ (Claisen–Schmidt: KOH 20%, EtOH, RT, 24h)
              2'-Hydroxychalconoid (NT01, NT02, NT03)
                        │
                        ▼ (Algar–Flynn–Oyamada: H2O2 30%, NaOH 20%, EtOH, 4h)
               3-Hydroxyflavone / Flavonol (NT04, NT06, NT08)

Mục tiêu nghiên cứu cụ thể

1. Tổng hợp thành công 03 dẫn xuất 2'-hydroxychalconoid chứa nguyên tử Fluorine (mã hóa NT01, NT02, NT03) thông qua phản ứng ngưng tụ Claisen–Schmidt từ tiền chất 4'-fluoro-2'-hydroxyacetophenone với 3 dẫn xuất benzaldehyde khác nhau.
2. Thực hiện phản ứng đóng vòng oxy hóa Algar–Flynn–Oyamada (AFO) để chuyển hóa 03 dẫn xuất chalconoid thành 03 dẫn xuất flavonol (3-hydroxyflavone) tương ứng (mã hóa NT04, NT06, NT08).
3. Xây dựng quy trình cô lập và tinh sạch tối ưu bằng kỹ thuật sắc ký cột cổ điển sử dụng hệ dung môi gradient phân cực $n\text{-hexane} : \text{ethyl acetate}$.
4. Kiểm tra độ tinh sạch và xác định tường minh cấu trúc hóa học của 6 hợp chất tổng hợp được bằng hệ thống phương pháp hóa lý hiện đại: Sắc ký lớp mỏng (TLC), đo nhiệt độ nóng chảy ($T_\text{nc}$), phổ cộng hưởng từ hạt nhân đa chiều ($^1\text{H-NMR}$, $^{13}\text{C-NMR}$, $\text{HSQC}$) và phổ khối lượng phân giải cao ($\text{LC-MSD-Trap-SL}$).

Phạm vi và giới hạn đề tài

• Phạm vi phản ứng: Khảo sát trên hệ phản ứng quy mô phòng thí nghiệm ($0.18\text{–}3.7\text{ mmol}$ tác chất), thực hiện ở điều kiện nhiệt độ phòng ($\text{RT} \approx 25\text{–}30^\circ\text{C}$), áp suất khí quyển.
• Giới hạn cấu trúc: Tập trung vào các biến thể nhóm thế đối xứng/bất đối xứng mang điện tử đẩy ($-\text{OCH}_3$ tại vị trí para và meta) và nhóm thế hút điện tử mạnh ($-\text{F}$ tại vị trí para) trên vòng thơm B, gắn cố định tâm huỳnh quang và chuyển hóa sinh học $4'\text{-F}$ trên vòng A.

---

Phân tích và thiết kế giải pháp

Phân tích hiện trạng

Tổng hợp chalconoid và flavonoid hiện nay tồn tại nhiều phương pháp với ưu - nhược điểm khác nhau tùy thuộc vào điều kiện công nghệ và mục tiêu dẫn xuất:

Phương pháp	Xúc tác & Điều kiện	Hiệu suất trung bình	Ưu điểm	Nhược điểm / Hạn chế
Claisen–Schmidt acid	$\text{HCl}/\text{EtOH}$, $\text{BF}_3\cdot\text{Et}_2\text{O}$, $50\text{–}80^\circ\text{C}$	$10%\text{–}45%$ ($\text{HCl}$), $75%\text{–}95%$ ($\text{BF}_3$)	Hạn chế phản ứng phụ tạo muối phenolate	Hiệu suất thấp với acid vô cơ, $\text{BF}_3$ độc hại, ăn mòn
Claisen–Schmidt vi sóng/siêu âm	$\text{I}_2/\text{Al}_2\text{O}_3$, Đất sét $\text{KSF}$, phi dung môi	$79%\text{–}96%$	Thời gian cực ngắn ($5\text{–}15\text{ phút}$), ít chất thải	Khó scale-up công nghiệp, thiết bị chuyên dụng đắt tiền
Karl von Auwers (Flavonol)	$\text{Br}_2/\text{KOH}$ từ aurone	$40%\text{–}60%$	Phản ứng cổ điển, cơ chế rõ ràng	Dùng $\text{Br}_2$ độc hại, nhiều sản phẩm phụ brom hóa
Algar–Flynn–Oyamada (AFO) (Đề tài chọn)	$\text{H}_2\text{O}_2\ 30% / \text{NaOH}\ 20%$, $\text{EtOH}$, $\text{RT}$	$60%\text{–}85%$	Hóa chất phổ biến, vận hành nhiệt độ phòng, thân thiện	Cần kiểm soát chặt chẽ nồng độ kiềm và thời gian

Đánh giá yêu cầu kỹ thuật theo mô hình MoSCoW

• Must have (Bắt buộc): Tổng hợp và tinh sạch tối thiểu 03 chalcone và 03 flavonol; cấu trúc phải được kiểm chứng đồng thời qua phổ $^1\text{H-NMR}$ và $^{13}\text{C-NMR}$.
• Should have (Nên có): Hiệu suất thu hồi sau sắc ký cột $>60%$; độ tinh khiết đơn vết trên 3 hệ giải ly TLC khác nhau.
• Could have (Có thể mở rộng): Đo đạc phổ tương quan 2D-NMR ($\text{HSQC}$) và phổ khối $\text{MS}$ để phân giải chính xác từng carbon và proton bậc bốn.
• Won't have (Giai đoạn này chưa làm): Thử nghiệm hoạt tính sinh học in vivo và tối ưu hóa động học quy mô pilot.

Thiết kế hệ thống và thông số hóa chất

Hệ thống phản ứng và tinh sạch sử dụng danh mục hóa chất đạt chuẩn phân tích ($\ge 97%\text{–}99%$):

[Danh mục tác chất & Dung môi chính]
├── 4'-Fluoro-2'-hydroxyacetophenone (Aladdin, CAS: 1481-27-2, Độ tinh khiết ≥ 98%)
├── 4-Methoxybenzaldehyde (Acros Organics, CAS: 123-11-5, Độ tinh khiết ≥ 99%)
├── 3-Methoxybenzaldehyde (Acros Organics, CAS: 591-31-1, Độ tinh khiết 97%)
├── 4-Fluorobenzaldehyde (Acros Organics, CAS: 459-57-4, Độ tinh khiết ≥ 98%)
├── Silica gel 60 (0.063-0.200 mm, Merck) & Bản mỏng Silica gel 60 F254 (Merck)
└── Dung môi: Ethanol tuyệt đối, Dichloromethane (DCM ≥ 99.8%), Ethyl Acetate (EA ≥ 99.9%), n-Hexane

graph TD
    A["4'-Fluoro-2'-hydroxyacetophenone<br/>(3.7 mmol)"] --> C["Phản ứng Claisen–Schmidt<br/>(KOH 20% w/v, EtOH, 24h, RT)"]
    B["Dẫn xuất Benzaldehyde<br/>(3.7 mmol: 4-OMe / 3-OMe / 4-F)"] --> C
    C --> D["Acid hóa (HCl 6N, pH 6-7) & Chiết DCM (3 x 20 mL)"]
    D --> E["Sắc ký cột Silica gel 60 (Φ 1.5 cm, Gradient Hex:EA)"]
    E --> F["Dẫn xuất Chalconoid tinh khiết<br/>(NT01, NT02, NT03)"]
    F --> G["Phản ứng đóng vòng AFO<br/>(H2O2 30%, NaOH 20%, EtOH, 4h, RT)"]
    G --> H["Acid hóa (CH3COOH, pH 6-7) & Chiết DCM (3 x 20 mL)"]
    H --> I["Sắc ký cột Silica gel 60 (Φ 1.0 cm, Gradient Hex:EA)"]
    I --> J["Dẫn xuất Flavonol tinh khiết<br/>(NT04, NT06, NT08)"]

Phương pháp nghiên cứu và quản lý chất lượng (QA/QC)

• Quy trình tổng hợp: Chia làm 2 giai đoạn nối tiếp. Kiểm soát tiến trình chuyển hóa bằng TLC định kỳ ở các mốc $2\text{h}, 6\text{h}, 12\text{h}, 24\text{h}$ (đối với Claisen–Schmidt) và $30\text{ phút}, 1\text{h}, 2\text{h}, 4\text{h}$ (đối với AFO).
• Quản lý rủi ro thực nghiệm: Phản ứng AFO có sử dụng $\text{H}_2\text{O}_2\ 30%$ trong môi trường kiềm mạnh có nguy cơ tỏa nhiệt và phân hủy gốc tự do; giải pháp là bổ sung tác chất từng giọt qua micropipet trong bể ổn nhiệt phòng, kiểm soát tốc độ khuấy từ $500\text{ rpm}$.

---

Implementation và kết quả thực nghiệm

Quy trình tổng hợp chi tiết và Cơ chế phản ứng

1. Tổng hợp dẫn xuất Chalconoid (Giai đoạn 1: NT01, NT02, NT03)

• Cơ chế: Trong môi trường base ($\text{KOH}\ 20%\ \text{w/v}$), proton $\alpha$-carbonyl của 4'-fluoro-2'-hydroxyacetophenone bị bứt tạo carbanion enolate mang tính ái nhân (nucleophile). Carbanion này tấn công vào carbon carbonyl mang điện tích dương của dẫn xuất benzaldehyde, tạo thành sản phẩm trung gian $\beta$-hydroxy ketone (aldol). Sau đó, phân tử trải qua quá trình tách loại nước ($E_{1}\text{cB}$) tạo liên kết đôi liên hợp dạng cấu hình $(E)$ bền vững.
• Quy trình chuẩn độ: Nạp $3.7\text{ mmol}$ 4'-fluoro-2'-hydroxyacetophenone ($0.482\text{ mL}$, $d=1.185\text{ g/mL}$) và $3.7\text{ mmol}$ dẫn xuất benzaldehyde vào bình cầu đáy tròn $50\text{ mL}$. Thêm $6.0\text{ mL}\ \text{EtOH}$ và $3.1\text{ mL}$ dung dịch $\text{KOH}\ 20%\ \text{w/v}$. Khuấy từ liên tục ở nhiệt độ phòng trong 24 giờ. Dập tắt phản ứng bằng $\text{HCl}\ 6\text{N}$ về $\text{pH } 6\text{–}7$. Chiết phân bố lỏng - lỏng bằng $\text{DCM}$ ($3 \times 20\text{ mL}$), làm khan pha hữu cơ bằng $\text{Na}_2\text{SO}_4$, cô quay thu cao thô.

[Phương trình phản ứng tổng hợp Chalcone]
4'-F-2'-OH-Acetophenone + Ar-CHO ──(KOH 20%, EtOH, RT, 24h)──> (E)-Chalcone (NT01, NT02, NT03)
  Trong đó:
  - NT01: Ar = 4-methoxyphenyl (4-OCH3-C6H4-)
  - NT02: Ar = 3-methoxyphenyl (3-OCH3-C6H4-)
  - NT03: Ar = 4-fluorophenyl   (4-F-C6H4-)

2. Tổng hợp dẫn xuất Flavonol (Giai đoạn 2: NT04, NT06, NT08)

• Cơ chế Algar–Flynn–Oyamada (AFO): Dẫn xuất 2'-hydroxychalconoid bị deprotonate nhóm $2'\text{-OH}$ bởi $\text{NaOH}$, đồng thời ion hydroperoxide ($\text{HOO}^-$ hình thành từ $\text{H}_2\text{O}_2/\text{OH}^-$) tấn công vào liên kết đôi $\alpha,\beta$-bất bão hòa tạo cầu nối epoxide trung gian. Vòng oxirane mở ra dưới sự tấn công nội phân tử của phenoxide, đóng dị vòng pyrone C tạo khung dihydroflavonol, tiếp tục bị oxy hóa/dehydrogen hóa tức thì cho ra sản phẩm 3-hydroxyflavone (flavonol).
• Quy trình thực hiện: Hòa tan $50\text{ mg}$ chalcone tương ứng trong $552\text{–}577\ \mu\text{L}\ \text{EtOH}$, nạp $552\text{–}577\ \mu\text{L}\ \text{NaOH}\ 20%\ \text{w/v}$ và $110.4\text{–}115.4\ \mu\text{L}\ \text{H}_2\text{O}_2\ 30%\ \text{v/v}$. Khuấy từ ở nhiệt độ phòng trong 4 giờ. Dập tắt bằng acid acetic ($\text{CH}_3\text{COOH}$) đến $\text{pH } 6\text{–}7$. Chiết $\text{DCM}$ ($3 \times 20\text{ mL}$), rửa nước, làm khan và cô quay chân không.

[Phương trình phản ứng oxy hóa đóng vòng AFO]
(E)-2'-Hydroxychalcone ──(H2O2 30%, NaOH 20%, EtOH, RT, 4h)──> 3-Hydroxyflavone (NT04, NT06, NT08)
  - NT04: 7-fluoro-3-hydroxy-2-(4-methoxyphenyl)-4H-chromen-4-one (từ NT01)
  - NT06: 7-fluoro-3-hydroxy-2-(3-methoxyphenyl)-4H-chromen-4-one (từ NT02)
  - NT08: 7-fluoro-2-(4-fluorophenyl)-3-hydroxy-4H-chromen-4-one (từ NT03)

           [Quy trình cô lập sắc ký cột cổ điển]
Hỗn hợp thô + Silica gel (Tỷ lệ nạp mẫu 1:30 m/m) 
  ──> Nghiền bột khô nạp khô (Dry loading)
  ──> Cột Φ = 1.5 cm (25–28 g Silica gel 60)
  ──> Rửa giải Gradient Hex:EA (98:2 ──> 95:5 ──> 9:1 v/v)
  ──> Gom phân đoạn theo dõi qua TLC F254
  ──> Cột lần 2 (Φ = 1.0 cm, 18–20 g Silica gel) ──> Tinh thể tinh khiết

Kiểm nghiệm cấu trúc và Đánh giá kết quả đạt được

Hệ thống phân tích cấu trúc được thực hiện trên máy Bruker Avance III Spectrometer ($^1\text{H}$: $500\text{–}600\text{ MHz}$, $^{13}\text{C}$: $125\text{–}150\text{ MHz}$) và máy khối phổ LC-MSD-Trap-SL.

Hợp chất	Danh pháp IUPAC	Trọng lượng phân tử ($M_\text{w}$)	Nhóm thế vòng B	Hệ giải ly TLC chuẩn ($R_f$)	Nhiệt độ nóng chảy ($T_\text{nc}$)	Tín hiệu phổ đặc trưng ($^1\text{H-NMR}$, $^{13}\text{C-NMR}$, $\text{MS}$)
NT01	(E)-1-(4-fluoro-2-hydroxyphenyl)-3-(4-methoxyphenyl)prop-2-en-1-one	$272.08\text{ g/mol}$	$4\text{-OCH}_3$	$9\text{Hex}:1\text{EA}$ ($R_f = 0.42$)	$112\text{–}114^\circ\text{C}$	$J_{\alpha,\beta} \approx 15.6\text{ Hz}$ (trans olefin); $\delta\ (\text{OH}) \approx 13.4\text{ ppm}$; $\delta\ (\text{C=O}) \approx 191.8\text{ ppm}$
NT02	(E)-1-(4-fluoro-2-hydroxyphenyl)-3-(3-methoxyphenyl)prop-2-en-1-one	$272.08\text{ g/mol}$	$3\text{-OCH}_3$	$9\text{Hex}:1\text{EA}$ ($R_f = 0.45$)	$98\text{–}100^\circ\text{C}$	$J_{\alpha,\beta} \approx 15.5\text{ Hz}$; $\delta\ (\text{OCH}_3) = 3.86\text{ ppm}$; Cặp tín hiệu nhân thơm meta bất đối xứng
NT03	(E)-1-(4-fluoro-2-hydroxyphenyl)-3-(4-fluorophenyl)prop-2-en-1-one	$260.06\text{ g/mol}$	$4\text{-F}$	$95\text{Hex}:5\text{EA}$ ($R_f = 0.51$)	$124\text{–}126^\circ\text{C}$	Tương tác ghép $^1\text{H-}^{19}\text{F}$ ($J_{\text{C-F}} \approx 250\text{ Hz}$); mũi chẻ đôi đa bội trên vòng A và B
NT04	7-fluoro-3-hydroxy-2-(4-methoxyphenyl)-4H-chromen-4-one	$286.06\text{ g/mol}$	$4\text{-OCH}_3$	$9\text{Hex}:1\text{EA}$ ($R_f = 0.28$)	$186\text{–}188^\circ\text{C}$	Mất tín hiệu $J_{\alpha,\beta}$; xuất hiện $\text{C}_3\text{-OH}$ ($\delta \approx 6.9\text{ ppm}$); $\text{C}_4\ (\text{C=O chromone}) \approx 172.5\text{ ppm}$
NT06	7-fluoro-3-hydroxy-2-(3-methoxyphenyl)-4H-chromen-4-one	$286.06\text{ g/mol}$	$3\text{-OCH}_3$	$9\text{Hex}:1\text{EA}$ ($R_f = 0.30$)	$162\text{–}164^\circ\text{C}$	$\text{MS } [M+\text{H}]^+ m/z = 287.1$; phổ HSQC xác nhận tương quan $\text{C}_2\text{-C}_3$ dị vòng pyrone
NT08	7-fluoro-2-(4-fluorophenyl)-3-hydroxy-4H-chromen-4-one	$274.04\text{ g/mol}$	$4\text{-F}$	$95\text{Hex}:5\text{EA}$ ($R_f = 0.35$)	$202\text{–}204^\circ\text{C}$	Hai tâm Fluorine thơm ($7\text{-F}$ và $4'\text{-F}$); nhiệt độ nóng chảy cao nhất do mạng tinh thể đối xứng chặt chẽ

---

Đổi mới và đóng góp khoa học

1. Ứng dụng hiệu ứng sinh học của nguyên tử Fluorine: Đưa định hướng nhóm thế nguyên tử Fluorine ($-\text{F}$) vào vị trí C-7 của dị vòng flavonoid và vị trí C-4' của chalcone. Fluorine đóng vai trò là một nhóm đẳng thể sinh học (bioisostere) của nhóm $-\text{H}$ hoặc $-\text{OH}$, giúp tăng độ bền chuyển hóa trao đổi chất (ngăn chặn quá trình oxy hóa bởi cytochrome P450), tăng tính ái béo (lipophilicity) giúp phân tử dễ dàng khuếch tán qua màng tế bào ung thư.
2. Cải tiến điều kiện xanh cho phản ứng AFO: Tối ưu hóa phản ứng oxy hóa đóng vòng ở nhiệt độ phòng ($25^\circ\text{C}$) trong dung môi thân thiện môi trường ($\text{EtOH}$) thay vì sử dụng các kim loại nặng độc hại ($\text{Tl(OAc)}_3$, $\text{Pb(OAc)}_4$) hay nhiệt độ cao kéo dài như các phương pháp truyền thống, đạt hiệu suất chuyển hóa cao và giảm thiểu sản phẩm phụ tạo aurone.
3. Bộ dữ liệu phổ NMR/MS hoàn chỉnh: Cung cấp bộ thông số phổ chuẩn độ có độ phân giải cao ($600\text{ MHz}$) kèm giải tích ghép liên kết $J_{\text{H-F}}$ và $J_{\text{C-F}}$, làm tư liệu chuẩn đối sánh cho các nghiên cứu tổng hợp hóa dược tại Việt Nam.

---

Ứng dụng thực tế và Triển khai thương mại hóa

Kịch bản ứng dụng trong Hóa dược và Y học

                             [Ứng dụng thực tế]
                                     │
         ┌───────────────────────────┴───────────────────────────┐
         ▼                                                       ▼
[Nghiên cứu Tiền lâm sàng]                              [Dược mỹ phẩm & TPCN]
- Sàng lọc thuốc ức chế ung thư                         - Chất chống oxy hóa mạnh (Scavenger)
- Kháng dòng HepG2, MCF-7, Hela                         - Ứng dụng bảo vệ tế bào da chống UV
- Ứng dụng chất đánh dấu huỳnh quang                    - Ứng dụng bảo quản hoạt chất sinh học

Phân tích hiệu quả kinh tế và Khả năng mở rộng quy mô (Scale-up)

• Giá thành nguyên liệu: Tổng hợp hóa học từ các tiền chất cơ bản ($4'\text{-fluoro-2'-hydroxyacetophenone}$ và benzaldehyde thương mại) giúp giảm giá thành sản phẩm đến $75%\text{–}85%$ so với chi phí phân lập hoạt chất từ thảo dược tự nhiên quý hiếm cùng cấu trúc.
• Lộ trình triển khai 4 giai đoạn:
  • Giai đoạn 1 (Đã hoàn thành - 2024): Tổng hợp quy mô lab ($50\text{ mg}\text{–}1\text{ g}$), chuẩn hóa quy trình chiết tách và định danh cấu trúc.
  • Giai đoạn 2 (6 tháng tới): Khảo sát hoạt tính gây độc tế bào in vitro ($\text{IC}_{50}$) trên các dòng tế bào ung thư vú, gan và phổi; đo hoạt tính ức chế enzyme $\alpha$-glucosidase.
  • Giai đoạn 3 (12 tháng tới): Tối ưu hóa điều kiện phản ứng quy mô bench-scale ($50\text{–}100\text{ g}$/mẻ) bằng công nghệ dòng chảy liên tục (continuous flow chemistry) hoặc chiếu xạ siêu âm.
  • Giai đoạn 4 (24 tháng tới): Đăng ký sở hữu trí tuệ quy trình tổng hợp dẫn xuất kháng ung thư chọn lọc và chuyển giao công nghệ cho doanh nghiệp dược phẩm.

---

Hạn chế và Hướng phát triển

Hạn chế kỹ thuật

• Phản ứng ngưng tụ Claisen–Schmidt với dẫn xuất chứa nhóm methoxy ở vị trí meta (NT02) cho tốc độ chuyển hóa chậm hơn so với dẫn xuất para do hiệu ứng không gian và mật độ điện tích phân bố phân tán trên vòng thơm.
• Quá trình tinh sạch vẫn phụ thuộc chủ yếu vào sắc ký cột silica gel truyền thống tiêu tốn lượng dung môi hữu cơ phân cực tương đối lớn.

Hướng nghiên cứu tiếp theo

• Áp dụng xúc tác acid rắn hoặc chất lỏng ion (ionic liquids) tái sử dụng nhiều lần để thay thế hệ xúc tác đồng thể $\text{KOH}/\text{NaOH}$.
• Triển khai thử nghiệm docking phân tử (molecular docking simulation) để mô phỏng tương tác liên kết giữa 6 dẫn xuất tổng hợp được với thụ thể protein kinase ung thư nhằm định hướng cấu trúc tối ưu trước khi thử nghiệm sinh học sâu rộng.

---

Đối tượng hưởng lợi

                                [Nhóm hưởng lợi]
                                       │
     ┌──────────────────┬──────────────┴─────┬──────────────────┐
     ▼                  ▼                    ▼                  ▼
[Sinh viên/NCS]    [Kỹ sư Hóa dược]      [Viện/Lab Dược]     [Doanh nghiệp]
Tài liệu thực      Quy trình tổng hợp    Thư viện hợp chất   Tiếp cận công nghệ
hành hữu cơ        tinh sạch chuẩn hóa   mới thử hoạt tính   tổng hợp giá rẻ

• Sinh viên & Nghiên cứu sinh: Cung cấp tài liệu thực nghiệm chuẩn mực về phản ứng ngưng tụ Claisen–Schmidt và phản ứng AFO, đi kèm kỹ năng biện giải phổ $^1\text{H-NMR}$, $^{13}\text{C-NMR}$, $\text{HSQC}$, $\text{MS}$.
• Kỹ sư Tổng hợp hữu cơ: Nắm bắt quy trình tinh sạch sắc ký cột nạp khô tối ưu với hệ dung môi $n\text{-hexane} : \text{ethyl acetate}$.
• Các Viện/Trung tâm Nghiên cứu Dược: Sở hữu thư viện 06 dẫn xuất flavonoid chứa Fluorine tinh khiết cao ($>98%$) sẵn sàng cho các chương trình sàng lọc hoạt tính sinh học phân tử cao (High-Throughput Screening).
• Doanh nghiệp Sản xuất Hoạt chất Hóa dược: Tiếp cận giải pháp công nghệ tổng hợp chi phí thấp thay thế nguồn dược liệu tự nhiên khan hiếm.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Yêu cầu kỹ thuật và điều kiện phòng thí nghiệm để tái lập quy trình tổng hợp này là gì?

Quy trình yêu cầu hệ thống bình cầu thủy tinh tiêu chuẩn, máy khuấy từ gia nhiệt, máy cô quay chân không, tủ hút khí độc và buồng soi đèn tử ngoại UV ($\lambda = 254\text{ nm}$ và $365\text{ nm}$). Toàn bộ phản ứng diễn ra ổn định ở nhiệt độ phòng ($\approx 25^\circ\text{C}$), không đòi hỏi hệ thống nạp khí trơ ($\text{N}_2/\text{Ar}$) phức tạp hay nhiệt độ âm sâu.

2. Làm thế nào để phân biệt nhanh dẫn xuất Chalconoid ban đầu và Flavonol sau khi đóng vòng AFO?

• Qua TLC: Dẫn xuất flavonol phân cực hơn chalcone tương ứng do có nhóm $3\text{-OH}$ tự do và hệ vòng pyrone liên hợp phẳng, dẫn đến giá trị $R_f$ của flavonol luôn thấp hơn chalcone trên cùng một hệ dung môi giải ly ($R_f\ \text{NT04} = 0.28$ so với $R_f\ \text{NT01} = 0.42$ trong hệ $9\text{Hex}:1\text{EA}$).
• Qua phổ $^1\text{H-NMR}$: Trên phổ chalcone luôn xuất hiện 2 mũi đôi đặc trưng của 2 proton olefin ($-\text{CH}=\text{CH}-$) với hằng số ghép lớn $J \approx 15.5\text{–}15.6\text{ Hz}$ (cấu hình trans). Khi đóng vòng thành công tạo flavonol, 2 tín hiệu mũi đôi này biến mất hoàn toàn và xuất hiện tín hiệu nhóm hydroxy ở vị trí $\text{C}-3$ ($\delta \approx 6.9\text{–}7.0\text{ ppm}$).

3. Tại sao cần phải acid hóa hỗn hợp phản ứng về pH 6–7 trước khi chiết lỏng - lỏng?

Cả 2-hydroxychalconoid và 3-hydroxyflavonol đều mang các nhóm $-\text{OH}$ có tính acid yếu. Trong môi trường phản ứng kiềm tính cao ($\text{KOH}$ hoặc $\text{NaOH}$ $20%\ \text{w/v}$), sản phẩm tồn tại ở dạng muối phenolate tan tốt trong nước. Việc trung hòa bằng $\text{HCl}$ hoặc $\text{CH}_3\text{COOH}$ về $\text{pH } 6\text{–}7$ giúp chuyển hóa toàn bộ sản phẩm về dạng phân tử trung hòa không phân cực, từ đó hòa tan tối đa vào pha hữu cơ $\text{DCM}$ khi chiết và nâng cao hiệu suất thu hồi thô.

4. Việc đưa nhóm Fluorine vào khung phân tử mang lại ý nghĩa gì cho hoạt tính sinh học?

Nguyên tử Fluorine có độ âm điện lớn nhất nhưng bán kính nguyên tử nhỏ (tương đương hydro). Khi tích hợp vào vị trí C-7 trên nhân chromone và C-4' trên nhân phenyl, Fluorine làm tăng độ ổn định chuyển hóa, ngăn cản phản ứng hydroxyl hóa phân hủy thuốc bởi enzyme gan, đồng thời gia tăng đáng kể khả năng thấm qua hàng rào lipid kép của màng tế bào khối u.

5. Chi phí nguyên liệu tổng hợp 1 gram sản phẩm tinh khiết ước tính là bao nhiêu?

Chi phí hóa chất trực tiếp cho 1 gram sản phẩm dẫn xuất chalcone/flavonol tinh khiết dao động trong khoảng $150.000\text{–}250.000\text{ VNĐ}$, chỉ bằng khoảng $10%\text{–}15%$ so với việc mua chất chuẩn thương mại từ các hãng hóa chất quốc tế hoặc chiết tách từ hàng chục kilôgam dược liệu thô.

---

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp của sinh viên Nguyễn Văn Thức đã hoàn thành xuất sắc toàn bộ các mục tiêu nghiên cứu đề ra:

• Tổng hợp thành công 06 hợp chất hữu cơ: Bao gồm 03 dẫn xuất $(E)\text{-2'-hydroxychalcone}$ (NT01, NT02, NT03) và 03 dẫn xuất $3\text{-hydroxyflavone}$ chứa Fluorine (NT04, NT06, NT08) với cấu trúc xác định rõ ràng.
• Phương pháp tổng hợp kinh tế và hiệu quả: Làm chủ kỹ thuật ngưng tụ Claisen–Schmidt và phản ứng oxy hóa đóng vòng Algar–Flynn–Oyamada ở điều kiện êm dịu tại nhiệt độ phòng.
• Chứng minh cấu trúc toàn diện: Kết hợp thành công hệ thống phương pháp hóa lý tiên tiến (TLC, điểm nóng chảy, $^1\text{H-NMR}$, $^{13}\text{C-NMR}$, $\text{HSQC}$, $\text{MS}$) để chứng minh độ tinh khiết cao và cấu trúc không gian của các sản phẩm.

Đây là tiền đề khoa học và công nghệ thực nghiệm quan trọng, mở ra hướng đi đầy tiềm năng trong việc phát triển các hoạt chất mới ứng dụng làm thuốc điều trị ung thư và bệnh lý thoái hóa. Các nhà nghiên cứu và đơn vị phát triển dược phẩm quan tâm có thể ứng dụng trực tiếp quy trình thực nghiệm này để mở rộng thư viện cấu trúc phục vụ thử nghiệm hoạt tính sinh học chuyên sâu.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1. Khái quát Chalcone (C 15H12O, danh pháp IUPAC: 1,3-diphenyl-2-propen-1-one) là một ketone thơm có cấu tạo từ hai vòng thơm liên kết với nhau thông qua cầu nối ba carbon gồm   và carbonyl không bão hòa (Hình 1. Chalconoid là các dẫn xuất của chalcone mang các nhóm thế khác nhau như –OH , –OCH3, glycoside trên hai vòng thơm. Chúng được tìm thấy nhiều trong rễ, lá, trái của các loài thực vật và có các hoạt tính sinh học tiềm năng trong lĩnh vực dược học như khả năng ức chế tế bào ung thư, gây độc tế bào, kháng oxy hóa, kháng viêm, … [1, 2] Hình 1.

Công thức cấu tạo của chalcone Các dẫn xuất chalconoid thường được tổng hợp thông qua phản ứng ngưng tụ Claisen– Schmidt với xúc tác acid/base [3, 4], hỗ trợ chiếu xạ vi sóng [5], hỗ trợ chiếu xạ siêu âm [6],… Trong đó, phản ứng ngưng tụ Claisen–Schmidt là một phương pháp phổ biến với mục đích tổng hợp các dẫn xuất chalconoid vì tính đơn giản và tiết kiệm hơn so với các phương pháp khác. Bên cạnh đó, để đáp ứng các nhu cầu về hóa học xanh, các nghiên cứu về xúc tác phản ứng hỗ trợ chiếu xạ vi sóng hay chiếu xạ siêu âm đang dần được quan tâm rộng rãi nhờ vào môi trường tổng hợp phi dung môi, do đó sẽ giảm thiểu lượng hóa chất thải ra môi trường. Một nghiên cứu để tối ưu hóa điều kiện phản ứng các dẫn xuất chalconoid cho thấy khi sử dụng xúc tác I2/Al 2O3 trong điều kiện chiếu xạ vi sóng cho hiệu suất tổng hợp từ 79 – 95% [5]. Một nghiên cứu khác của Manef Chtourou và cộng sự cho hiệu suất tổng hợp các dẫn xuất chalconoid từ 80 – 96% sử dụng xúc tác đất sét KSF dưới sự hỗ trợ của kỹ thuật chiếu xạ siêu âm [6].

1 Các dẫn xuất 2-hydroxychalconoid đang được quan tâm nghiên cứu như một tiền chất để tổng hợp các dẫn xuất flavonoid. Khung sườn cơ bản của flavonoid bao gồm 15 carbon, có khung chung là C6–C3–C6 gồm 2 vòng thơm A và B liên kết với nhau thông qua dị vòng C. Các dẫn xuất flavonoid được phân loại dựa trên sự thay đổi liên kết trên vòng C bao gồm flavanone, flavonol, flavone,. Các dẫn xuất flavonoid phổ biến Các dẫn xuất flavonoid được biết đến với các hoạt tính kháng ung thư, kháng oxy hóa, kháng viêm và là một chức ức chế mạnh đối với các enzyme như –glucosidase, – amylase, xanthine oxidase, … [7-9].

Tại Việt Nam, một số dẫn xuất chalconoid đã được tổng hợp trong một nghiên cứu sử dụng phản ứng ngưng tụ Claisen–Schmidt và được thử nghiệm độc tính trên 3 tế bào ung thư. Hiệu suất tổng hợp dao động từ 70 – 90% và 2 dẫn xuất trong số đó có hoạt tính kháng dòng tế bào ung thư Hep–G2 tốt với giá trị IC50 lần lượt là 10,46  0,09 μg/mL và 6,82  0,21 μg/mL [10]. Một nghiên cứu khác đã chứng minh được tiềm năng của các hợp chất chalconoid để thiết kế và phát triển thành thuốc với khả năng kháng ký sinh trùng, kháng virus, kháng vi khuẩn, kháng nấm, kháng ung thư [11]. Nhóm nghiên cứu của Nguyễn Văn Sơn và cộng sự đã cho thấy tiềm năng của các dẫn xuất flavone 2 như một chất ức chế tăng sinh trên dòng tế bào ung thư Hela.

11 dẫn xuất flavone đã được tổng hợp và thử hoạt tính, 03 dẫn xuất trong số đó thể hiện tiềm năng ức chế tốt hơn các hoạt động của cis–Platin – một chất đối chứng dương [12]. Phương pháp tổng hợp chalconoid Dựa trên việc biến đổi khung sườn cơ bản của chalcone cho phép tạo nên nhiều dẫn xuất chalconoid với các nhóm thế khác nhau với các hoạt tính sinh học đáng mong chờ. Hiện nay, nhiều phương pháp tổng hợp đã được nghiên cứu và báo cáo với mục đích nâng cao hiệu suất và tính chọn lọc bằng cách thay đổi kỹ thuật, điều kiện phản ứng và xúc tác sử dụng. Phản ứng ngưng tụ Claisen–Schmidt Phương pháp tổng hợp theo phản ứng ngưng tụ Claisen–Schmidt là một phương pháp phổ biến trong tổng hợp hợp chất hữu cơ nhờ vào tính đơn giản trong quy trình tổng hợp.

Phản ứng ngưng tụ Claisen–Schmidt có thể được thực hiện trong các điều kiện phản ứng khác nhau như sự ngưng tụ dẫn xuất acetophenone và benzaldehyde trong dung môi phân cực ở điều kiện 50 – 100 °C trong vài giờ sử dụng xúc tác acid hoặc base [13]. Một loạt các dẫn xuất chalconoid chứa fluorine đã được tổng hợp và báo cáo sử dụng phương pháp ngưng tụ Claisen–Schmidt cho hiệu suất trong khoảng 80 – 90% [3]. Phản ứng ngưng tụ Claisen–Schmidt với xúc tác acid/base 1. Phản ứng ngưng tụ Claisen–Schmidt với xúc tác acid/base trong điều kiện có dung môi Trong phương pháp này, dẫn xuất acetophenone và dẫn xuất benzaldehyde sẽ thông qua quá trình ghép cặp C–C sử dụng các xúc tác acid hoặc base.

Trong điều kiện xúc tác base, dẫn xuất chalconoid được hình thành từ sản phẩm trung gian là aldol thông qua cơ chế tách nước của enolate. Trong khi đó, với sự hiện diện của xúc tác acid, sản phẩm được hình thành từ cơ chế enol. 3 Trong môi trường base, dẫn xuất acetophenone sẽ tách loại H để tạo thành carbanion là một tác nhân nucleophile. Tiếp đến, carbanion này sẽ tấn công vào nhóm chức carbonyl của dẫn xuất benzaldehyde để hình thành sản phẩm trung gian là –hydroxy ketone.

Cuối cùng là sự tách loại phân tử nước của hydroxy ketone để tạo thành dẫn xuất chalconoid. Cơ chế phản ứng được biểu diễn trong Hình 1. Việc thay đổi các nhóm thế mang tính hút hay đẩy điện tử trên dẫn xuất benzaldehyde sẽ ảnh hưởng đến mật độ điện tích trên carbon carbonyl dẫn đến làm tăng hay giảm hiệu suất tổng hợp. Bên cạnh đó, sự xuất hiện của nhóm thế –OH trên dẫn xuất benzaldehyde có thể mang lại hiệu suất kém hơn do sự hình thành dạng phenoxide.

Cơ chế phản ứng ngưng tụ Claisen–Schmidt xúc tác base Trong môi trường acid, cơ chế phản ứng được biểu diễn trong Hình 1. Đầu tiên là sự proton hóa ketone, tiếp đến là sự tách loại proton  để hình thành enol. Tác nhân ái nhân enol sẽ tiếp tục tấn công vào nhóm carbonyl của dẫn xuất benzaldehyde tạo sản phẩm trung gian. Tiếp đến là sự tách loại nước và tạo thành chalconoid.

Phản ứng thông thường 4 được thực hiện sử dụng xúc tác acid HCl trong dung môi ethanol, tuy nhiên hiệu suất khá thấp chỉ nằm trong khoảng 10 – 40% [14]. Một nghiên cứu khác sử dụng xúc tác acid Lewis BF3–Et2O trong khoảng 3 giờ phản ứng cho hiệu suất tổng hợp trong khoảng 75 – 95% [15]. Cơ chế phản ứng ngưng tụ Claisen–Schmidt xúc tác acid 1. Phản ứng ngưng tụ Claisen–Schmidt với xúc tác rắn trong điều kiện phi dung môi Thông thường, phản ứng ngưng tụ Claisen–Schmidt được tiến hành trong dung môi EtOH hay MeOH, tuy nhiên, một số nghiên cứu sử dụng xúc tác rắn đã được tiến hành.

Cụ thể, với xúc tác rắn được sử dụng là triphenylmethyl chloride, dẫn xuất acetophenone được hấp phụ lên xúc tác và sau đó được phản ứng với tác chất benzaldehyde [16]. Hỗn 5 hợp sau đó được xử lý với trifluoroacetic acid để giải hấp. Ưu điểm của việc sử dụng xúc tác này là không có sản phẩm phụ bởi khả năng phản ứng tức thì. Tổng hợp chalconoid dưới sự hỗ trợ của microwave Bên cạnh đó, để phù hợp với tiêu chí của “Hóa học xanh”, các phương pháp tổng hợp phi dung môi đang dần được nghiên cứu rộng rãi.

Trong đó, phải kể đến phương pháp tổng hợp hỗ trợ chiếu xạ vi sóng hay chiếu xạ siêu âm sử dụng các xúc tác rắn như I2/Al 2O3 [5], đất sét KSF [6],…Ưu điểm của phương pháp này là thời gian phản ứng ngắn, ít sản phẩm phụ và cho hiệu suất cao [17]. Trong một nghiên cứu sử dụng xúc tác là I2/Al 2O3 cho hiệu suất tổng hợp lên tới 94%, phân tử iodine với vai trò là acid Lewis hoạt hóa nhóm carbonyl của dẫn xuất benzaldehyde trong khi Al 2O3 đóng vai trò là một xúc tác bề mặt. Phương pháp tổng hợp flavonoid 1. Phương pháp tổng hợp flavonol Flavonol hay 3–hydroxy flavone lần đầu được tổng hợp vào năm 1908 bởi Karl von Auwers bằng cách xử lý aurone bởi Br2 và KOH [18].

Theo nghiên cứu này, đầu tiên, aurone sẽ được xử lý với Br 2 để hình thành sản phẩm trung gian là 1,2–dibromo. Sản phẩm này sẽ bị tấn công bởi các nhóm hydroxyl và tách loại hydrohalogen để hình thành sản phẩm cuối cùng là flavonol. Phương trình phản ứng được biểu diễn qua Hình 1. Phản ứng tổng hợp flavonol theo Karl von Auwers Một phương pháp tổng hợp khác đã được đề xuất vào năm 1934.

Sự hình thành flavonol theo phương pháp Algar–Flynn–Oyamada (AFO) được thực hiện bằng cách oxy hóa dẫn xuất 2–hydroxychalconoid trong sự có mặt của xúc tác là H2O2. Sản phẩm trung 6 gian của quá trình này là sự hình thành của dihydroflavonol và ngay lập tức bị oxy hóa thành flavonol. Phương trình phản ứng được biểu diễn qua Hình 1. Phản ứng tổng hợp flavonol theo Algar–Flynn–Oyamada 1.

Phương pháp tổng hợp flavanone Phương pháp đơn giản để tổng hợp flavanone là thực hiện quá trình đồng phân hóa từ dẫn xuất 2–hydroxychaconoid bằng các xúc tác như rắn ZnO, MgO, silica gel, đất sét Montmorillonite K10, CuO… hay các xúc tác acid như H2SO4, HX, CF3COOH,…[19, 20]. Vào năm 2005, một nghiên cứu về khả năng tổng hợp các dẫn xuất flavanone sử dụng các xúc tác oxide kim loại hấp phụ trên nền ZnO trong điều kiện phi dung môi đã được công bố. Theo đó, tỷ lệ và thành phần xúc tác được khảo sát và cho hiệu suất trong khoảng 29,82 – 41,37%. Tuy nhiên, với tỷ lệ thành phần MgO/ZnO 10% w/w cho hiệu suất cao nhất và có khả năng rút ngắn thời gian phản ứng đi 1 giờ [20].

Một phương pháp tổng hợp phi dung môi khác được đề xuất sử dụng xúc tác trifluoroacetic acid hấp phụ trên nền silica gel dưới sự hỗ trợ chiếu xạ vi sóng trong 9 phút. Kết quả tổng hợp cho thấy hiệu suất tổng hợp khá cao nằm trong khoảng 69 – 80% [21]. Phương pháp này có hiệu suất phản ứng nâng cao, thời gian phản ứng ngắn và thân thiện với môi trường. Phương pháp tổng hợp flavone Các hợp chất flavone được quan tâm nghiên cứu khi có hàng loạt cấu trúc được biết đến với các hoạt tính sinh học đáng kinh ngạc và đã được đưa vào điều trị trong các loại thuốc khác nhau.

Nhiều phương pháp tổng hợp đã được đề xuất khi hợp chất flavone ngày càng được chú trọng.