Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Khóa luận tốt nghiệp "Tổng hợp và tách các đối quang từ 6-fluoro-2-phenylchroman-4-one và 6-fluoro-2-(2-fluorophenyl)chroman-4-one" được thực hiện bởi sinh viên Hoàng Di Tuấn Huy và Huỳnh Văn Khang dưới sự hướng dẫn của PGS. Hoàng Minh Hảo và ThS. Phan Phước Hoài Nhân tại Bộ môn Công nghệ Hóa học, Khoa Công nghệ Hóa học và Thực phẩm, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh (bảo vệ tháng 7/2025). Đề tài thuộc chuyên ngành Hóa hữu cơ, định hướng tổng hợp hóa dược và phân tích lập thể.

Lý do chọn đề tài xuất phát từ vai trò dược lý của các hợp chất flavonoid tự nhiên, đặc biệt là phân lớp flavanone với các hoạt tính sinh học như kháng viêm, chống oxy hóa, kháng khuẩn và ức chế tế bào ung thư. Trong cấu trúc flavanone, sự thiếu hụt liên kết đôi tại vị trí C2-C3 hình thành một carbon bất đối xứng tại C2, dẫn tới sự tồn tại của hai đồng phân đối quang là (R)-flavanone và (S)-flavanone. Các nghiên cứu dược lý thực nghiệm cho thấy hai dạng đối quang này tương tác bất đối xứng với các thụ thể sinh học, kênh vận chuyển và enzyme chuyển hóa (như các isozyme cytochrome P450), dẫn đến sự khác biệt lớn về hiệu lực điều trị và độc tính. Bên cạnh đó, việc đưa nguyên tử fluorine vào khung thơm của phân tử hữu cơ là một chiến lược phổ biến trong thiết kế thuốc nhằm cải thiện tính thân dầu, độ bền chuyển hóa và khả năng liên kết sinh học. Tuy nhiên, các dữ liệu thực nghiệm về tổng hợp và phân tách đối quang của các flavanone gắn nguyên tử fluorine tại nhiều vị trí khác nhau trên khung sườn chroman-4-one vẫn còn hạn chế.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của khóa luận được xác định cụ thể như sau:

  1. Tổng hợp hai dẫn xuất 5-fluoro-2-hydroxychalcone (mã hóa TH01 và VK01) thông qua phản ứng ngưng tụ Claisen - Schmidt giữa 5-fluoro-2-hydroxyacetophenone với benzaldehyde và 3-fluorobenzaldehyde.
  2. Tổng hợp ba dẫn xuất flavanone chứa fluorine (mã hóa TH04, HK03 và HK04) thông qua phản ứng đồng phân hóa đóng vòng nội phân tử từ các tiền chất chalcone tương ứng với xúc tác Lewis acid iron(III) chloride hexahydrate ($\text{FeCl}_3\cdot6\text{H}_2\text{O}$).
  3. Tinh sạch các sản phẩm bằng phương pháp chiết và sắc ký cột silica gel; kiểm tra độ tinh khiết bằng sắc ký lớp mỏng (TLC) và đo nhiệt độ nóng chảy; xác định cấu trúc hóa học bằng các phương pháp 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).
  4. Phân tách và đánh giá hỗn hợp racemic của các dẫn xuất flavanone tổng hợp được bằng phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) sử dụng cột pha tĩnh chiral Chiralpak IA.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Các tác chất ban đầu gồm 5-fluoro-2-hydroxyacetophenone, benzaldehyde, 3-fluorobenzaldehyde, và dẫn xuất chalcone TX03 [(E)-1-(5-fluoro-2-hydroxyphenyl)-3-(2-fluorophenyl)prop-2-en-1-one do nhóm nghiên cứu khóa trước cung cấp]; các sản phẩm chalcone trung gian và dẫn xuất flavanone đóng vòng; các thông số sắc ký phân tách đối quang.
  • Phạm vi không gian và thời gian: Thực nghiệm tổng hợp, tinh sạch và đo sắc ký HPLC được tiến hành tại phòng thí nghiệm Bộ môn Công nghệ Hóa học, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh; các phép đo phổ NMR và MS được thực hiện tại Viện Hóa học thuộc Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam (Hà Nội). Thời gian nghiên cứu diễn ra trong năm học 2024 - 2025, hoàn thành vào tháng 07/2025.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Cơ sở lý thuyết của khóa luận dựa trên hóa học các hợp chất flavonoid, phản ứng ngưng tụ carbonyl và hóa học lập thể của tâm bất đối xứng C2 trên khung 2-phenylchroman-4-one:

  • Khung cấu trúc flavonoid: Cấu trúc cơ bản $C_6-C_3-C_6$ gồm hai vòng benzene (vòng A và B) liên kết qua cầu nối 3 carbon hoặc dị vòng pyrane chứa oxy (vòng C). Chalcone là dạng mạch hở liên hợp $\alpha,\beta$-carbonyl bất bão hòa ($>\text{CO}-\text{CH}=\text{CH}-$), ưu tiên cấu hình (E) do tương tác lập thể. Flavanone là sản phẩm đóng vòng nội phân tử của 2'-hydroxychalcone, chứa nhóm ketone tại C4 và tâm lập thể tại C2.
  • Cơ chế phản ứng ngưng tụ Claisen - Schmidt: Phản ứng giữa hợp chất methyl ketone thơm (5-fluoro-2-hydroxyacetophenone) và aldehyde thơm dưới tác dụng của xúc tác base ($\text{KOH}$ 20% w/v trong ethanol). Base tách proton acidic tại nhóm acetyl tạo ion enolate, sau đó enolate tấn công nucleophile vào nhóm carbonyl của aldehyde, tiếp theo là quá trình tách nước tạo liên kết đôi liên hợp xuyên tâm.
  • Cơ chế phản ứng đóng vòng tạo flavanone: Phản ứng đồng phân hóa nội phân tử 2'-hydroxychalcone nhờ xúc tác Lewis acid ($\text{FeCl}_3\cdot6\text{H}_2\text{O}$). Ion sắt tạo phức phối trí với oxy carbonyl và oxy phenol, hoạt hóa liên kết đôi để nhóm hydroxyl thực hiện phản ứng cộng nucleophile nội phân tử kiểu Michael vào vị trí $\beta$, khép dị vòng sáu cạnh tạo khung flavanone racemic.
  • Nguyên lý tách đối quang trên cột sắc ký chiral: Sử dụng pha tĩnh chiral (Chiralpak IA) chứa dẫn xuất polysaccharide gắn trên chất mang silica (amylose tris(3,5-dimethylphenylcarbamate)). Cơ chế nhận diện chiral dựa trên mô hình ba điểm tương tác bất đối xứng (liên kết hydro, tương tác xếp chồng $\pi-\pi$, và hiệu ứng cản trở không gian) giữa hai đối quang (R) và (S) với các hốc xoắn của polyme pha tĩnh, dẫn đến sự khác biệt về thời gian lưu giữ.

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm được triển khai:

  • Phương pháp tổng hợp hữu cơ: Phản ứng Claisen - Schmidt ở nhiệt độ phòng, khuấy từ không gia nhiệt trong 4 giờ. Phản ứng đóng vòng flavanone được thực hiện trong điều kiện đun hồi lưu gia nhiệt có khuấy từ trong dung môi ethanol 96% v/v từ 24 đến 61 giờ.
  • Phương pháp tách chiết và tinh sạch: Chiết lỏng - lỏng hệ dichloromethane/nước ($\text{CH}_2\text{Cl}_2/\text{H}_2\text{O}$), làm khan pha hữu cơ bằng $\text{Na}_2\text{SO}_4$, cô quay chân không ở 40 °C. Tinh chế sản phẩm bằng sắc ký cột cổ điển sử dụng pha tĩnh silica gel 60 ($0{,}040 - 0{,}063\text{ mm}$, Merck) với hệ dung môi rửa giải n-hexane : ethyl acetate ($\text{Hex}:\text{EtOAc} = 98:2$).
  • Phương pháp phân tích và kiểm nghiệm: Kiểm tra tiến trình phản ứng và độ sạch bằng sắc ký lớp mỏng (TLC silica gel 60 $\text{F}_{254}$) soi dưới bước sóng tử ngoại 254 nm và 365 nm; xác định khoảng nhiệt độ nóng chảy bằng ống Thiele; đo phổ cộng hưởng từ hạt nhân đơn chiều ($^1\text{H}$-NMR, $^{13}\text{C}$-NMR) và hai chiều (HSQC) trên thiết bị Bruker để xác định cấu trúc và độ dịch chuyển hóa học, tính toán hằng số ghép $J$ (đặc biệt là tương tác chẻ spin giữa hạt nhân $^{13}\text{C}$ và $^{19}\text{F}$); đo phổ khối lượng MS trên hệ thống Agilent Technologies để xác định khối lượng phân tử ($m/z$).
  • Phương pháp sắc ký chiral: Phân tích đối quang trên hệ thống HPLC Agilent 1100 Series G1329A ALS, đầu dò mảng diode (DAD) tại bước sóng 254 nm, cột Chiralpak IA. Pha động sử dụng hệ dung môi n-hexane/isopropanol. Xác định thời gian chết ($t_0$) bằng toluene để tính toán các thông số: thời gian lưu ($t_R$), hệ số lưu giữ ($k$), độ chọn lọc ($\alpha$), và độ phân giải ($R_s$).

Nguồn dữ liệu: Toàn bộ dữ liệu thực nghiệm gồm khối lượng cân, tỷ lệ mol, nhiệt độ nóng chảy, hệ số di chuyển $R_f$, phổ NMR/MS và sắc ký đồ HPLC được đo đạc trực tiếp từ các mẻ tổng hợp trong khuôn khổ khóa luận.

Nội dung chính theo từng chương

Bản thuyết minh khóa luận có độ dài 134 trang, kết cấu thành 3 chương chuyên môn chính:

Chương 1: Tổng quan

Chương 1 hệ thống hóa cơ sở lý thuyết và y văn chuyên ngành gồm 56 tài liệu tham khảo trong nước và quốc tế. Tác giả trình bày cấu trúc phân loại của họ flavonoid và đi sâu vào hai nhóm chất mục tiêu:

  1. Tổng quan về chalcone và flavanone: Cấu trúc hình học của liên hợp $\alpha,\beta$-carbonyl bất bão hòa trong chalcone, tính ưu tiên lập thể của đồng phân (E); cấu trúc không gian của flavanone với dị vòng pyrane gắn vòng benzene tại vị trí C2 tạo ra carbon phi đối xứng.
  2. Các phương pháp tổng hợp chalcone và flavanone: Tổng hợp chalcone bằng ngưng tụ Claisen - Schmidt với xúc tác base ($\text{NaOH}$, $\text{KOH}$) hoặc acid ($\text{BF}_3\cdot\text{Et}_2\text{O}$); các phương pháp ghép cặp hiện đại (Suzuki - Miyaura, Heck, Sonogashira, Wittig) và hóa học xanh (nghiền cơ học, vi sóng phi dung môi). Đối với flavanone, chương tổng quan phân tích các con đường đóng vòng chalcone bằng acid/base, chiếu xạ vi sóng với chất mang montmorillonite K-10, và phản ứng đồng phân hóa sử dụng Lewis acid $\text{FeCl}_3\cdot6\text{H}_2\text{O}$.
  3. Đồng phân quang học và phương pháp kiểm soát lập thể: Phân tích cấu hình của (R)-flavanone và (S)-flavanone. Điểm luận các phương pháp tổng hợp bất đối xứng như sử dụng xúc tác cặp ion bất đối xứng (muối cinchoninium bậc bốn của Hintermann và Dittmer), xúc tác hữu cơ mô phỏng enzyme chalcone isomerase, và phản ứng cộng hợp bất đối xứng giữa chromone với arylboronic acid có xúc tác kim loại chuyển tiếp (phức Rhodium phối tử chiral diene hoặc Palladium-PyOx/CarOx).
  4. Các phương pháp phân tách đối quang: Đánh giá ba kỹ thuật chính gồm phân giải hóa học qua việc tạo diastereomer với (+)-butane-2,3-dithiol hoặc camphor-10-sulphonate; phân giải động học bằng enzyme lipase và nấm men (Saccharomyces cerevisiae, Candida parapsilosis); và phương pháp sắc ký chiral trên nền dẫn xuất polysaccharide (ADMPC, CSCPC, Chiralpak IA).
  5. Hoạt tính sinh học: Tổng kết hoạt tính chống oxy hóa dập tắt gốc tự do (ROS), kháng viêm qua ức chế COX-2, iNOS và giảm cytokine (TNF-$\alpha$, IL-1, IL-6), kháng ung thư qua cảm ứng apoptosis, và sự khác biệt về dược động học giữa các đối quang (điển hình như (R)-naringenin thể hiện tính an toàn miễn dịch vượt trội so với dạng (S)).

Chương 2: Thực nghiệm và phương pháp nghiên cứu

Chương 2 mô tả chi tiết hóa chất, danh mục thiết bị, quy trình tổng hợp, tinh sạch và điều kiện chạy máy phân tích:

  1. Hóa chất và thiết bị: Liệt kê xuất xứ và độ tinh khiết của các tiền chất chính như 5-fluoro-2-hydroxyacetophenone ($\ge 97{,}0%$, Aladdin), benzaldehyde ($\ge 99{,}5%$, Acros Organic), 3-fluorobenzaldehyde ($98{,}0%$, Acros Organic), $\text{FeCl}_3\cdot6\text{H}_2\text{O}$ ($\ge 99{,}0%$, Xilong Scientific). Mô tả hệ thống thiết bị đo phổ NMR Bruker, máy đo phổ khối lượng MS Agilent, và hệ sắc ký lỏng HPLC Agilent 1100 Series G1329A ALS.
  2. Quy trình tổng hợp chalcone (TH01, VK01): Phản ứng ngưng tụ Claisen - Schmidt giữa 5-fluoro-2-hydroxyacetophenone ($570{,}32\text{ mg}$; $3{,}70\text{ mmol}$) với aldehyde tương ứng ($3{,}70\text{ mmol}$; benzaldehyde $392{,}64\text{ mg}$ hoặc 3-fluorobenzaldehyde $459{,}21\text{ mg}$) trong $6{,}00\text{ mL}$ EtOH 96% v/v và $3{,}10\text{ mL}$ dung dịch $\text{KOH}$ 20% w/v. Phản ứng khuấy từ trong 4 giờ, theo dõi bằng TLC. Hỗn hợp được trung hòa bằng dung dịch $\text{HCl}$ 6 N về pH 6 - 7, chiết 3 lần với $\text{CH}_2\text{Cl}_2$ ($3 \times 25{,}00\text{ mL}$), rửa bằng nước cất, làm khan bằng $\text{Na}_2\text{SO}_4$, cô quay chân không và tinh sạch qua cột silica gel với hệ giải ly $\text{Hex}:\text{EtOAc}$ (98:2).
  3. Quy trình tổng hợp flavanone (TH04, HK03, HK04): Đồng phân hóa đóng vòng các chalcone TH01, TX03 và VK01 ($100{,}00\text{ mg}$) với xúc tác Lewis acid $\text{FeCl}_3\cdot6\text{H}_2\text{O}$ trong $6{,}00\text{ mL}$ EtOH, đun hồi lưu gia nhiệt có khuấy từ. Thời gian phản ứng kiểm soát theo TLC lần lượt là 46 giờ (TH04), 61 giờ (HK03) và 24 giờ (HK04). Sau phản ứng, hỗn hợp được để nguội, chiết tách sản phẩm, cô lập và tinh sạch trên cột sắc ký.
  4. Phương pháp phân tích lập thể bằng HPLC: Chuẩn bị mẫu dung dịch flavanone trong pha động, tiêm vào cột Chiralpak IA ở bước sóng phát hiện 254 nm. Sử dụng tín hiệu dung môi toluene để xác định thời gian chết $t_0$, làm cơ sở tính toán hệ số lưu giữ $k = (t_R - t_0)/t_0$, hệ số chọn lọc $\alpha = k_2/k_1$, và độ phân giải giữa hai peak $R_s = 2(t_{R2} - t_{R1})/(w_1 + w_2)$.

Chương 3: Kết quả và bàn luận

Chương 3 trình bày các kết quả thực nghiệm, dữ liệu phổ học và sắc ký đồ tách đối quang:

  1. Tổng hợp và biện giải cấu trúc chalcone:
    • Hợp chất TH01: Tinh thể rắn, hiệu suất đạt 87,3%. Phổ $^1\text{H}$-NMR xác nhận cấu hình (E) của cầu nối prop-2-en-1-one nhờ hai mũi đôi có hằng số ghép spin lớn ($J \approx 15 - 16\text{ Hz}$). Phổ $^{13}\text{C}$-NMR và HSQC xác định đầy đủ các carbon vòng thơm và tín hiệu carbonyl liên hợp.
    • Hợp chất VK01: Tinh chế thu được với hiệu suất 26,5%. Dữ liệu phổ chỉ ra sự có mặt của hai nguyên tử fluorine tại vị trí C5 (vòng A) và C3' (vòng B), thể hiện qua các mũi chẻ đặc trưng của hạt nhân $^{13}\text{C}$ bởi $^{19}\text{F}$ với hằng số ghép $^1J_{C-F}$, $^2J_{C-F}$ và $^3J_{C-F}$.
  2. Tổng hợp và biện giải cấu trúc flavanone:
    • Hợp chất TH04: Hiệu suất 70,2% sau 46 giờ phản ứng. Sự đóng vòng dị vòng chromanone được chứng minh qua hệ spin $ABX$ đặc trưng trên phổ $^1\text{H}$-NMR gồm ba mũi đôi-đôi (dd): proton C2-H tại $\delta \approx 5{,}4 - 5{,}5\text{ ppm}$ ghép với hai proton bất tương đương tại C3 ($C3-H_a$ và $C3-H_b$ tại vùng $\delta \approx 2{,}8 - 3{,}1\text{ ppm}$). Phổ $^{13}\text{C}$-NMR cho thấy tín hiệu C4 dịch chuyển về vùng carbonyl ketone không liên hợp hở ($\delta \approx 190\text{ ppm}$).
    • Hợp chất HK03: Hiệu suất đạt 34,5% sau 61 giờ phản ứng từ tiền chất chalcone TX03 mang nhóm 2'-fluoro. Cấu trúc được khẳng định qua tương tác ghép spin của fluorine ở cả hai vòng A và B.
    • Hợp chất HK04: Hiệu suất đạt 20,4% sau 24 giờ phản ứng từ tiền chất chalcone VK01 mang nhóm 3'-fluoro. Cấu trúc được biện giải đồng nhất qua phổ NMR và MS.
  3. Phân tách đối quang bằng HPLC cột Chiralpak IA:
    • Xác định thời gian chết $t_0$ của hệ thống thông qua peak dung môi toluene.
    • Sắc ký đồ HPLC của cả ba hợp chất TH04, HK03 và HK04 đều xuất hiện hai peak phân tách riêng biệt ứng với hai đối quang quang học trong hỗn hợp racemic.
    • Đánh giá các thông số tách: Tính toán cụ thể thời gian lưu $t_R$, hệ số dung lượng $k$, hệ số chọn lọc đối quang $\alpha$ và độ phân giải sắc ký $R_s$. Tỷ lệ diện tích hai peak tiệm cận 1:1, phản ánh đúng bản chất racemic của sản phẩm tổng hợp hóa học không dùng xúc tác bất đối xứng.

Kết quả và đóng góp

Khóa luận đã hoàn thành toàn bộ các mục tiêu thực nghiệm về tổng hợp, xác định cấu trúc và phân tích lập thể các dẫn xuất flavanone chứa fluorine.

Số liệu thực nghiệm tổng hợp các hợp chất

Tên hợp chất Mã hóa Công thức phân tử / Cấu trúc Thời gian phản ứng Hiệu suất
(E)-1-(5-fluoro-2-hydroxyphenyl)-3-phenylprop-2-en-1-one TH01 5-fluoro-2-hydroxychalcone 4 giờ 87,3%
(E)-1-(5-fluoro-2-hydroxyphenyl)-3-(3-fluorophenyl)prop-2-en-1-one VK01 5,3'-difluoro-2-hydroxychalcone 4 giờ 26,5%
6-fluoro-2-phenylchroman-4-one TH04 6-fluoroflavanone 46 giờ 70,2%
6-fluoro-2-(2-fluorophenyl)chroman-4-one HK03 6,2'-difluoroflavanone 61 giờ 34,5%
6-fluoro-2-(3-fluorophenyl)chroman-4-one HK04 6,3'-difluoroflavanone 24 giờ 20,4%

Đóng góp khoa học và giải pháp thực nghiệm của tác giả

  • Xây dựng thành công quy trình tổng hợp hai bước từ các dẫn xuất acetophenone và benzaldehyde sẵn có để tạo ra các flavanone chứa fluorine ở vị trí C6 trên vòng A và C2' hoặc C3' trên vòng B.
  • Khảo sát và tối ưu hóa điều kiện phản ứng đóng vòng chalcone sử dụng xúc tác acid Lewis $\text{FeCl}_3\cdot6\text{H}_2\text{O}$ trong ethanol đun hồi lưu, cung cấp giải pháp tổng hợp đơn giản thay thế cho các tác nhân acid vô cơ mạnh hoặc xúc tác đắt tiền.
  • Biện giải chi tiết dữ liệu cộng hưởng từ hạt nhân đa chiều, đặc biệt phân tích cơ chế chẻ mũi phổ $^{13}\text{C}$ do tương tác spin-spin xuyên liên kết với hạt nhân $^{19}\text{F}$ (với các giá trị hằng số ghép $^1J_{C-F}$, $^2J_{C-F}$, $^3J_{C-F}$, $^4J_{C-F}$).
  • Thiết lập điều kiện sắc ký lỏng hiệu năng cao pha đảo/chiral với cột Chiralpak IA để phân tách thành công hai đối quang của cả ba dẫn xuất flavanone racemic TH04, HK03 và HK04, cung cấp bộ thông số sắc ký thực nghiệm ($t_R, k, \alpha, R_s$) phục vụ phân tích hóa dược.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đề tài (được ghi nhận từ nội dung văn bản và nhận xét phản biện của PGS. Võ Thị Ngà):

  • Hiệu suất phản ứng đóng vòng một số dẫn xuất flavanone còn thấp, đặc biệt là HK04 (20,4%) và HK03 (34,5%), do thời gian phản ứng kéo dài (từ 24 đến 61 giờ) và sự hiện diện của các nhóm thế fluoro hút electron làm giảm hoạt tính phản ứng cộng nucleophile nội phân tử.
  • Nghiên cứu sắc ký chiral mới dừng lại ở quy mô phân tích kiểm tra tỷ lệ thành phần đối quang trên cột phân tích Chiralpak IA, chưa thực hiện phân tách điều chế lượng lớn (preparative HPLC) để cô lập riêng từng đối quang tinh khiết phục vụ thử nghiệm hoạt tính sinh học.
  • Chưa xác định được cấu hình tuyệt đối (absolute configuration) của từng peak đối quang trên sắc ký đồ (chưa phân định peak nào là (R), peak nào là (S) bằng phương pháp đo phổ tán sắc quay cực quang học ORD hoặc phổ lưỡng sắc tròn điện tử ECD).

Hướng nghiên cứu tiếp theo:

  • Tối ưu hóa điều kiện phản ứng đóng vòng flavanone (khảo sát các hệ xúc tác acid Lewis khác, điều kiện chiếu xạ vi sóng hoặc siêu âm) nhằm rút ngắn thời gian phản ứng và nâng cao hiệu suất tổng hợp.
  • Phát triển phương pháp sắc ký chiral điều chế để phân lập lượng đủ lớn từng đồng phân quang học tinh khiết.
  • Đo phổ lưỡng sắc tròn (ECD) hoặc tinh thể học tia X để xác định chính xác cấu hình tuyệt đối (R) và (S) của các phân đoạn đối quang thu được, làm cơ sở khảo sát thử nghiệm hoạt tính sinh học (chống oxy hóa, kháng ung thư, ức chế enzyme) chuyên sâu.

Giá trị tham khảo

Bản khóa luận là tài liệu tham khảo có giá trị học thuật và thực tiễn đối với:

  • Sinh viên, học viên cao học và nghiên cứu sinh 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 flavonoid, chalcone hoặc các hợp chất dị vòng chứa oxy.
  • Cán bộ nghiên cứu phân tích sắc ký: Quy trình thiết lập điều kiện chạy HPLC với cột chiral Chiralpak IA, phương pháp xác định thời gian chết $t_0$, và cách tính toán các thông số tách đối quang ($\alpha, R_s$) là tài liệu tham khảo thực nghiệm trực tiếp.
  • Người làm thực nghiệm phổ học hữu cơ: Phần biện giải chi tiết dữ liệu phổ cộng hưởng từ hạt nhân ($^1\text{H}$-NMR, $^{13}\text{C}$-NMR, HSQC) và cách xác định sự chẻ mũi do tương tác ghép spin của hạt nhân fluorine ($^{19}\text{F}$) với carbon và hydro là nội dung có tính ứng dụng cao.

Câu hỏi thường gặp

1. Phản ứng đóng vòng từ chalcone sang flavanone trong khóa luận sử dụng xúc tác và điều kiện nhiệt độ như thế nào?
Phản ứng sử dụng xúc tác Lewis acid iron(III) chloride hexahydrate ($\text{FeCl}_3\cdot6\text{H}_2\text{O}$) trong dung môi ethanol (EtOH 96% v/v), được tiến hành dưới điều kiện khuấy từ gia nhiệt kết hợp đun hồi lưu với thời gian phản ứng từ 24 giờ đến 61 giờ tùy từng dẫn xuất.

2. Cột sắc ký chiral nào được lựa chọn để phân tách các đồng phân đối quang flavanone và bản chất pha tĩnh của cột là gì?
Nghiên cứu sử dụng cột Chiralpak IA. Pha tĩnh của loại cột này được phát triển trên nền dẫn xuất polysaccharide biến tính, cụ thể là amylose tris(3,5-dimethylphenylcarbamate) gắn cố định trên chất mang silica gel.

3. Vì sao sản phẩm flavanone tổng hợp được bằng con đường hóa học trong đề tài lại tồn tại ở dạng racemic?
Phản ứng đóng vòng nội phân tử của 2'-hydroxychalcone diễn ra với xúc tác Lewis acid vô cơ ($\text{FeCl}_3$) trong môi trường không bất đối xứng (achiral environment). Nhóm hydroxyl có xác suất tấn công nucleophile ngang nhau vào hai mặt phẳng của liên kết đôi $\alpha,\beta$-carbonyl, tạo ra hai đối quang (R) và (S) với tỷ lệ tương đương nhau (1:1), hình thành hỗn hợp racemic.

4. Dấu hiệu đặc trưng nào trên phổ cộng hưởng từ hạt nhân giúp nhận biết khung cấu trúc flavanone đã được tạo thành từ chalcone?
Dấu hiệu quyết định là sự biến mất của hai mũi đôi liên kết đôi xuyên tâm (E) của chalcone và sự xuất hiện hệ spin $ABX$ đặc trưng của dị vòng chroman-4-one trên phổ $^1\text{H}$-NMR: một mũi đôi-đôi (dd) của proton C2-H tại vùng trường thấp ($\delta \approx 5{,}4 - 5{,}5\text{ ppm}$) và hai mũi đôi-đôi của hai proton bất tương đương tại C3 ($C3-H_a$ và $C3-H_b$) ở vùng trường cao ($\delta \approx 2{,}8 - 3{,}1\text{ ppm}$). Đồng thời, tín hiệu C4 trên phổ $^{13}\text{C}$-NMR dịch chuyển về vùng carbonyl ketone vòng no.

5. Kết quả phân tách trên cột chiral Chiralpak IA trong khóa luận mang ý nghĩa phân tích hay điều chế?
Theo nhận xét đánh giá của cán bộ phản biện (PGS. Võ Thị Ngà) và nội dung thực nghiệm, khóa luận sử dụng cột sắc ký chiral ở quy mô phân tích để kiểm tra sự tách peak và công bố tỷ lệ thành phần hai đối quang trong hỗn hợp racemic tổng hợp được, chứ chưa tiến hành tách thu nhận từng chất ở quy mô điều chế.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của sinh viên Hoàng Di Tuấn Huy và Huỳnh Văn Khang đã hoàn thành việc tổng hợp thành công 02 dẫn xuất 5-fluoro-2-hydroxychalcone và 03 dẫn xuất 6-fluoroflavanone với cấu trúc được chứng minh rõ ràng qua các phương pháp phổ nghiệm hiện đại ($^1\text{H}$-NMR, $^{13}\text{C}$-NMR, HSQC, MS). Đề tài đã thiết lập thành công điều kiện phân tích sắc ký lỏng hiệu năng cao trên cột chiral Chiralpak IA, ghi nhận sự phân tách rõ rệt của các cặp đối quang flavanone racemic với các thông số phân giải định lượng cụ thể. Mặc dù còn hạn chế về hiệu suất ở một số phản ứng kéo dài và chưa định danh cấu hình tuyệt đối cho từng peak, công trình đã đóng góp dữ liệu thực nghiệm quan trọng cho lĩnh vực hóa hữu cơ và hóa dược các hợp chất dị vòng chứa fluorine.