Tổng hợp và xác định điều kiện tách các đối quang của 03 flavanone có nhóm 7-F trên vòng A và 2' hoặc 3' trên vòng B

Khóa luận tổng hợp và tách đối quang 03 flavanone - ĐH Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM

• Tác giả: Nguyễn Hoàng Nhựt
• 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 và xác định điều kiện tách các đối quang của 03 flavanone có nhóm 7-F trên vòng A và 2' hoặc 3' trên vòng B
• Loại tài liệu: Khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2025
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan nghiên cứu tách đối quang flavanone chứa nhóm F

Đề tài tốt nghiệp tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM tập trung vào tổng hợp và đánh giá hóa học lập thể của các flavanone flo hóa. Khung sườn flavanone giữ vai trò quan trọng trong hóa dược tự nhiên. Cấu trúc này thể hiện phổ hoạt tính sinh học phong phú. Các nhà khoa học đặc biệt chú ý đến tác dụng kháng viêm và kháng ung thư. Việc bổ sung nguyên tử fluor vào vị trí số 7 vòng A và vị trí 2' hoặc 3' vòng B tạo nên bước tiến mới. Nguyên tử fluor làm tăng độ bền chuyển hóa. Độ tan trong lipid và ái lực liên kết thụ thể sinh học cũng cải thiện rõ rệt. Tuy nhiên, phân tử flavanone luôn chứa một tâm bất đối xứng tại carbon C-2. Quá trình tổng hợp hóa học thông thường tạo ra hỗn hợp racemic. Hỗn hợp này gồm hai đối quang R và S với tỷ lệ ngang nhau. Mỗi đối quang có thể tương tác khác biệt với cơ thể. Một dạng mang hoạt tính điều trị cao. Dạng còn lại có thể trơ hoặc gây độc. Do đó, đề tài mở ra hướng đi then chốt cho công nghệ dược.

1.1. Cấu trúc hóa học và tiềm năng của khung flavanone

Flavanone là nhóm hợp chất polyphenol thứ cấp xuất hiện phổ biến trong thực vật. Phân tử sở hữu khung dị vòng benzopyran liên kết với vòng thơm phenyl tại vị trí carbon số 2. Cấu trúc này tạo nền tảng cho nhiều đặc tính dược lý quý giá. Các tác dụng tiêu biểu gồm chống oxy hóa, kháng khuẩn và ức chế tế bào ung thư. Khi gắn thêm nguyên tử fluor vào khung, hoạt tính sinh học thường gia tăng mạnh. Fluor có độ âm điện rất lớn. Liên kết carbon-fluor bền vững giúp phân tử chống lại sự thoái hóa của enzyme. Phân tử cũng dễ dàng vượt qua màng tế bào sinh học nhờ độ thân dầu tối ưu.

1.2. Mục tiêu nghiên cứu tại ĐH Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM

Nhóm nghiên cứu tại ĐH Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM đã đặt ra lộ trình khoa học bài bản. Mục tiêu trọng tâm là tổng hợp thành công 03 dẫn xuất flavanone flo hóa. Các phân tử đích gồm HG01, HG02 và TT04. Nhóm tiến hành tổng hợp tiền chất chalcone qua phản ứng ngưng tụ Claisen-Schmidt cải tiến. Sau đó, phản ứng đóng vòng xúc tác muối sắt tạo ra sản phẩm flavanone thô. Nhiệm vụ cốt lõi là thiết lập quy trình sắc ký Chiral HPLC. Kỹ thuật này giúp phân tách hoàn toàn các cặp đối quang racemic. Kết quả tạo cơ sở vững chắc cho việc thử nghiệm hoạt tính sinh học chọn lọc.

II. Thách thức phân tích tách đối quang flavanone chứa nhóm F

Sự tương đồng về tính chất vật lý và hóa học giữa hai đối quang tạo ra trở ngại phân tích lớn. Hai dạng đối gương sở hữu cùng khối lượng phân tử, nhiệt độ sôi và độ tan. Sắc ký pha đảo thông thường không thể nhận biết hoặc tách rời chúng. Trong khi đó, thụ thể sinh học trong cơ thể lại đòi hỏi sự chọn lọc lập thể nghiêm ngặt. Enzyme tiếp nhận từng đối quang theo cơ chế chìa khóa và ổ khóa. Một đồng phân có thể mang lại hiệu quả chữa bệnh cao. Đồng phân còn lại có thể gây độc hoặc ức chế tác dụng chính. Nghiên cứu tại Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM đã làm rõ vấn đề này. Việc để tồn tại hỗn hợp racemic làm giảm giá trị ứng dụng y dược. Ngoài ra, nguyên tử fluor làm thay đổi mật độ điện tích trên phân tử. Điều này tác động mạnh đến lực tương tác liên phân tử trong cột sắc ký. Nhà phân tích phải đối mặt với bài toán chọn hệ dung môi chuẩn xác.

2.1. Tính chất racemic và rủi ro hoạt tính sinh học

Phản ứng đóng vòng từ chalcone sang flavanone luôn sinh ra hỗn hợp racemic cân bằng. Hai dạng đối quang 2R và 2S cùng hiện diện với lượng tương đương. Trong y dược, hai cấu hình này thường có dược động học trái ngược. Thực tế đã ghi nhận nhiều trường hợp thuốc gây độc chỉ vì chứa đồng phân đối quang sai. Đối với flavanone gắn fluor, tương tác không gian với protein mục tiêu có tính đặc thù cao. Một đồng phân có thể tiêu diệt khối u, trong khi đồng phân kia gây độc cho gan. Việc tách triệt để hai thành phần này là khâu kiểm soát chất lượng sống còn.

2.2. Khó khăn khi phân tách bằng sắc ký thông thường

Các phương pháp sắc ký silica gel thông thường hay cột pha đảo C18 không thể tách racemic. Nguyên nhân do hai đối quang có cùng lực liên kết với pha tĩnh đối xứng. Thời gian lưu của chúng trùng khít nhau trên sắc ký đồ. Sản phẩm chỉ xuất hiện dưới dạng một pic duy nhất. Sự xuất hiện của nguyên tử fluor tại vị trí 7 và vòng thơm làm phức tạp thêm phân bố điện tích. Lực hút tĩnh điện và liên kết hydro bị xáo trộn. Nhà nghiên cứu bắt buộc phải sử dụng pha tĩnh bất đối để tạo ra phức chất diastereomer tạm thời.

III. Phương pháp tổng hợp và tách đối quang flavanone chứa nhóm F

Đề tài tại ĐH Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM triển khai giải pháp kỹ thuật toàn diện. Quy trình gồm hai giai đoạn hóa học trọng tâm. Giai đoạn đầu là tổng hợp dẫn xuất chalcone qua phản ứng Claisen-Schmidt. Phản ứng diễn ra giữa 4′-fluoro-2′-hydroxyacetophenone với benzaldehyde gắn fluor trong EtOH và KOH. Quy trình cải tiến rút ngắn thời gian và loại bỏ bước chiết cô quay tốn kém. Giai đoạn hai thực hiện đóng vòng chalcone thành flavanone dưới xúc tác FeCl3.6H2O. Hỗn hợp được đun hồi lưu có kiểm soát nhiệt độ chặt chẽ. Cấu trúc các chất HG01, HG02 và TT04 được xác nhận bằng phổ NMR và MS. Bước cuối cùng là phân tách đối quang bằng hệ thống Chiral HPLC. Nhóm nghiên cứu tối ưu hệ pha động hexane và isopropanol. Hai pic đối quang tách rời rõ nét với độ phân giải sắc ký cao và ổn định.

3.1. Cải tiến quy trình tổng hợp chalcone và flavanone

Nghiên cứu đã tối ưu hóa xuất sắc phản ứng ngưng tụ Claisen-Schmidt. Nhóm tác giả điều chỉnh khâu acid hóa, giúp sản phẩm chalcone kết tinh trực tiếp. Quy trình mới loại bỏ hoàn toàn bước chiết và cô quay dung môi. Nhờ đó, lượng hóa chất tiêu hao giảm đáng kể và tiết kiệm thời gian. Tiếp theo, phản ứng đóng vòng tạo flavanone sử dụng xúc tác FeCl3.6H2O. Đây là tác nhân thân thiện với môi trường. Các sản phẩm HG01, HG02 và TT04 đạt độ tinh khiết cao trên sắc ký lớp mỏng TLC. Cấu trúc được kiểm chứng chuẩn xác qua phổ cộng hưởng từ hạt nhân.

3.2. Ứng dụng Chiral HPLC trong phân tách đối quang

Hệ thống Chiral HPLC là công cụ quyết định để phân giải lập thể. Cột phân tích sử dụng pha tĩnh chứa polysaccharide bất đối xứng. Khi hỗn hợp flavanone đi qua cột, hai đối quang tương tác khác nhau với pha tĩnh. Tương tác này hình thành các phức chất có độ bền chênh lệch. Một đối quang bị giữ lại lâu hơn và xuất hiện sau trên sắc ký đồ. Nhóm tác giả đã tối ưu hóa tỷ lệ dung môi n-hexane và isopropanol. Nhờ vậy, các mũi pic sắc ký tách rời hoàn toàn, không còn hiện tượng chập pic hay kéo đuôi.

IV. Ứng dụng thực tiễn của tách đối quang flavanone chứa nhóm F

Đồ án tốt nghiệp tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM mang lại giá trị khoa học to lớn. Nghiên cứu làm chủ chu trình từ tổng hợp đến phân tách lập thể các flavanone flo hóa. Sự kết hợp giữa nhóm 7-F và fluor trên vòng thơm tạo ra cấu trúc tiềm năng. Điều kiện Chiral HPLC được xây dựng thành công giúp thu nhận các đối quang tinh sạch. Điều này phục vụ đắc lực cho các thử nghiệm sinh học chuyên sâu. Nhà khoa học có thể đánh giá chính xác tác dụng kháng ung thư của từng dạng cấu hình R hoặc S. Hiệu quả điều trị được tối đa hóa trong khi tác dụng phụ giảm thiểu. Quy trình tổng hợp thân thiện môi trường cũng mở ra triển vọng ứng dụng quy mô lớn. Đề tài khẳng định năng lực nghiên cứu xuất sắc của Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM trong lĩnh vực hóa dược.

4.1. Đóng góp cho nghiên cứu hóa dược và ung thư

Các dẫn xuất flavanone flo hóa mở ra triển vọng lớn trong hóa dược. Nguyên tử fluor giúp tăng độ bền chuyển hóa của hoạt chất trong cơ thể. Thời gian bán thải của thuốc được kéo dài, mang lại hiệu quả điều trị cao. Việc phân tách đối quang giúp xác định chính xác phân tử tác dụng lên tế bào ung thư. Nhà nghiên cứu tránh được việc đưa các đồng phân bất lợi vào cơ thể người bệnh. Dữ liệu từ đề tài là cơ sở quý giá cho ngành phát triển thuốc trúng đích. Đây là bước tiến vượt bậc trong công nghệ hóa học.

4.2. Khả năng nhân rộng quy trình phân tách Chiral HPLC

Quy trình tách bằng Chiral HPLC trong đề tài có độ lặp lại rất cao. Các thông số về pha động và tốc độ dòng đã được chuẩn hóa. Điều này tạo tiền đề thuận lợi để chuyển giao sang quy mô bán điều chế. Các cơ sở nghiên cứu có thể thu nhận lượng đối quang tinh khiết ở mức gam. Phương pháp tổng hợp cải tiến còn giúp tiết kiệm tối đa dung môi hữu cơ. Quy trình đáp ứng tốt các tiêu chí của hóa học xanh hiện đại. Tính ứng dụng thực tiễn của công trình được đánh giá rất cao.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Flavonoid là một nhóm lớn các hợp chất polyphenol tự nhiên phổ biến trong thực vật, giữ vai trò quan trọng trong việc tạo sắc tố, hương vị và bảo vệ cây trồng trước các tác nhân môi trường bất lợi. Nhóm hợp chất này được tìm thấy nhiều trong các loại trái cây (quả mọng, mận, táo), rau củ (hành tây, cải bina, đậu phộng) và đồ uống như trà xanh, rượu vang đỏ. Trong các phân lớp của họ flavonoid, flavanone là một khung cấu trúc nền tảng thu hút sự chú ý của giới nghiên cứu y dược học nhờ vào các hoạt tính sinh học đa dạng, bao gồm khả năng chống oxy hóa, kháng khuẩn, kháng viêm và ức chế các enzyme quan trọng như monoamine oxidase (MAO).

Đặc trưng cấu trúc cốt lõi của phân tử flavanone là sự hiện diện của một trung tâm bất đối xứng tại nguyên tử carbon vị trí số 2 (C2), dẫn đến sự tồn tại của hai dạng đồng phân đối quang (enantiomer) có cấu hình không gian (R) và (S). Trong tự nhiên, flavanone thường chỉ xuất hiện dưới dạng một enantiomer duy nhất do tính chọn lọc sinh học. Ngược lại, các quy trình tổng hợp hóa học thông thường từ tiền chất phi thủ tính (achiral) đều tạo ra hỗn hợp racemic với tỷ lệ đối quang 1:1. Trên phương diện dược lý học, hai đối quang của cùng một phân tử có thể thể hiện ái lực thụ thể, dược động học và hoạt tính sinh học khác biệt rõ rệt; thậm chí một dạng đồng phân có hoạt tính chữa bệnh trong khi dạng còn lại không có tác dụng hoặc gây độc tính. Do đó, việc nghiên cứu hóa dược hiện đại đòi hỏi phải phân lập và đánh giá riêng biệt từng đối quang.

Bên cạnh đó, việc đưa nguyên tử fluor (F) vào khung phân tử hữu cơ là một chiến lược quan trọng trong thiết kế thuốc. Do có bán kính nguyên tử nhỏ và độ âm điện lớn, fluor có khả năng tạo liên kết hydro yếu và làm thay đổi đáng kể tính chất hóa lý, độ bền chuyển hóa sinh học cũng như khả năng tương tác với protein đích. Mặc dù các flavanone tự nhiên đã được nghiên cứu rộng rãi, các dẫn xuất flavanone nhân tạo chứa nguyên tử fluor, đặc biệt là nhóm thế 7-F trên vòng A kết hợp với fluor trên vòng B, vẫn còn là mảng nghiên cứu ít được khai thác. Trước thời điểm nghiên cứu, hợp chất HG02 chưa từng được công bố trên hệ thống cơ sở dữ liệu hóa học quốc tế SciFinder (kết quả tra cứu đến ngày 02/03/2025 từ Đại học Malaya, Malaysia). Đồng thời, các hợp chất HG01 và TT04 dù đã được công bố cấu trúc nhưng chưa từng có công trình nào tiến hành phân tách lập thể hỗn hợp racemic của chúng bằng phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao pha tĩnh đối quang (Chiral HPLC) tại Việt Nam.

Từ bối cảnh thực tiễn trên, khóa luận tốt nghiệp tập trung giải quyết các nhiệm vụ và mục tiêu nghiên cứu cụ thể sau:

1. Tổng hợp 02 dẫn xuất chalcone gồm KP01 và KP02 từ 4′-fluoro-2′-hydroxyacetophenone với benzaldehyde và 2-fluorobenzaldehyde (cùng việc sử dụng tiền chất chalcone KP03 có sẵn).
2. Tổng hợp 03 dẫn xuất flavanone chứa fluor bao gồm 7-fluoro-2-phenylchroman-4-one (HG01), 7-fluoro-2-(2-fluorophenyl)chroman-4-one (HG02), và 7-fluoro-2-(3-fluorophenyl)chroman-4-one (TT04) thông qua phản ứng đóng vòng oxy hóa với xúc tác acid Lewis FeCl3.6H2O trong dung môi ethanol đun hồi lưu.
3. Giải đoán cấu trúc hóa học của các hợp chất tổng hợp được bằng các phương pháp phổ nghiệm hiện đại: phổ khối lượng (MS), phổ cộng hưởng từ hạt nhân một chiều và hai chiều (1H-NMR, 13C-NMR, HSQC).
4. Phân tích hỗn hợp racemic của 03 flavanone trên hệ thống sắc ký lỏng hiệu năng cao sử dụng cột thủ tính (Chiral HPLC), xác định các thông số sắc ký và đề xuất điều kiện dung môi thích hợp để phân tách các cặp đối quang (R) và (S).

Đối tượng nghiên cứu của đề tài bao gồm các tiền chất chalcone (KP01, KP02, KP03) và 03 hợp chất flavanone chứa fluor (HG01, HG02, TT04). Nghiên cứu 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 Thành phố Hồ Chí Minh, phối hợp chuyên môn cùng Trường Đại học Y Phạm Ngọc Thạch. Thời gian triển khai đề tài từ ngày 01/12/2024 đến ngày 20/07/2025.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận xây dựng trên nền tảng hóa học hữu cơ thực nghiệm và hóa học lập thể của các hợp chất dị vòng chứa oxy. Hai phản ứng hóa học chủ đạo được sử dụng gồm:

• Phản ứng ngưng tụ Claisen-Schmidt có xúc tác base: Phản ứng diễn ra giữa dẫn xuất acetophenone có proton linh động ở vị trí alpha và dẫn xuất benzaldehyde để tạo thành cầu nối enone liên hợp của khung 2′-hydroxychalcone.
• Phản ứng đóng vòng oxy hóa (oxidative cyclization): Chuyển hóa 2′-hydroxychalcone thành vòng chromanone của flavanone thông qua phản ứng cộng liên hợp nội phân tử với sự hiện diện của chất xúc tác acid Lewis FeCl3.6H2O trong môi trường dung môi alcohol.

Về phương pháp phân tách lập thể, tác giả tổng kết các hướng tiếp cận chính trong hóa học đối quang: tổng hợp bất đối xứng sử dụng chất xúc tác hữu cơ (organocatalyst như s-triazine sTn), phương pháp tinh thể hóa phân đoạn tạo muối xuyên lập thể phân (diastereomer), sắc ký khí (GC) với pha tĩnh chiral, sắc ký cột (CC) và sắc ký lỏng hiệu năng cao sử dụng cột chiral (Chiral HPLC). Trong đó, Chiral HPLC trên pha tĩnh dẫn xuất polysaccharide (cột Chiralpak® IA) được lựa chọn làm phương pháp nghiên cứu thực nghiệm chính do độ chính xác cao, khả năng nhận biết chọn lọc không gian thông qua các tương tác thứ cấp (liên kết hydro, tương tác pi-pi, lực phân tán Van der Waals) giữa chất phân tích và các hốc thủ tính của pha tĩnh.

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm bao gồm:

• Tổng hợp hóa học: Thực hiện phản ứng ngưng tụ Claisen-Schmidt ở nhiệt độ phòng (khuấy từ 8 giờ) và phản ứng đóng vòng hồi lưu nhiệt độ sôi (từ 35 đến 39 giờ). Tinh chế sản phẩm thô bằng sắc ký cột cổ điển sử dụng pha tĩnh silica gel 60 (kích thước hạt 0,063–0,200 mm) và kiểm tra độ tinh khiết bằng sắc ký lớp mỏng (TLC) trên bản nhôm silica gel 60 F254.
• Phương pháp phổ nghiệm: Xác định khối lượng phân tử bằng phổ khối lượng (MS); xác định vị trí liên kết, độ dịch chuyển hóa học và hằng số ghép cặp (J) bằng phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H-NMR, 13C-NMR và phổ tương quan lượng tử đơn hạt nhân dị hạch (HSQC).
• Phương pháp sắc ký chiral: Sử dụng hệ thống HPLC Agilent 1100 Series G1239A ALS kết hợp cột đối quang Chiralpak® IA (kích thước 4,6 mm x 250 mm, đường kính hạt 5,0 µm). Đánh giá quá trình tách thông qua các thông số: thời gian lưu chết (t0, xác định bằng dung môi toluene), hệ số lưu giữ (k), hệ số chọn lọc (alpha) và độ phân giải sắc ký (Rs).

Nguồn dữ liệu thực nghiệm được thu thập trực tiếp từ các hóa chất tinh khiết thương mại: 4′-fluoro-2′-hydroxyacetophenone (Aladdin, hàm lượng >= 98%), benzaldehyde (Acros Organics, >= 99,5%), 2-fluorobenzaldehyde (Acros Organics, >= 97,0%), FeCl3.6H2O (Xilong Scientific, >= 99%), KOH, HCl, silica gel 60 và các dung môi tinh khiết phân tích (ethanol, hexane, ethyl acetate, dichloromethane từ J.T. Baker và Chemsol).

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan

Chương 1 hệ thống hóa cơ sở lý thuyết về flavonoid, tập trung vào phân lớp flavanone với khung cấu trúc 2-phenylchroman-4-one và tâm bất đối xứng tại vị trí C2. Tác giả phân tích cơ chế tác động sinh học và vai trò dược lý của flavanone, đồng thời nhấn mạnh ảnh hưởng của việc đưa nguyên tử fluor vào hệ thơm nhằm cải thiện hoạt tính và độ bền sinh học.

Trong phần tổng quan phương pháp tổng hợp, chương luận giải hai nhánh tiếp cận:

• Tổng hợp bất đối xứng: Điểm lại các nghiên cứu dùng xúc tác hữu cơ (như nghiên cứu năm 2017 của Ashawani Kumar Singh và cộng sự sử dụng xúc tác s-triazine sTn cho độ chọn lọc lập thể cao nhưng hiệu suất thấp). Tác giả nhận định đến nay vẫn chưa có phương pháp tổng quát nào thực sự hiệu quả kinh tế cho phản ứng vòng hóa bất đối xứng của các 2′-hydroxychalcone không hoạt hóa.
• Tổng hợp hỗn hợp racemic: Phân tích các quy trình đóng vòng chalcone bằng xúc tác acid/base, phản ứng hỗ trợ vi sóng phi dung môi dùng TFA/silica gel (Sagrera và cộng sự, hiệu suất 69–80%), xúc tác K2CO3, acid acetic (Cabrera và cộng sự), và phương pháp sử dụng FeCl3.6H2O trong methanol/ethanol (Kumar và cộng sự, hiệu suất 55–62%). Phương pháp dùng FeCl3.6H2O trong dung môi alcohol được đánh giá là thân thiện môi trường, an toàn và dễ thao tác nên được chọn làm cơ sở cho phần thực nghiệm.

Đối với vấn đề phân tách đồng phân đối quang, chương 1 trình bày ưu và nhược điểm của các phương pháp: tinh thể hóa phân đoạn (đòi hỏi sự khác biệt độ tan của diastereomer, tốn thời gian), sắc ký khí chiral (giới hạn ở chất dễ bay hơi, độ phân giải không cao), sắc ký cột và Chiral HPLC. Tác giả tổng thuật các nghiên cứu quốc tế sử dụng cột Chiralpak® IA của Cirilli (2008), Baranowska (2016), Fanali, Ares, Yáñez và Gosav (2024), từ đó xác lập khoảng trống nghiên cứu đối với nhóm flavanone chứa fluor tại Việt Nam.

Chương 2: Thực nghiệm – Phương pháp nghiên cứu

Chương 2 mô tả chi tiết quy trình thực nghiệm, định lượng tác chất, thiết bị và phương pháp phân tích.

Quy trình tổng hợp dẫn xuất chalconoid (KP01, KP02): Phản ứng ngưng tụ Claisen-Schmidt được tiến hành giữa 4′-fluoro-2′-hydroxyacetophenone (3,7 mmol; 577,6 mg cho KP01 và 569,8 mg cho KP02) với các dẫn xuất benzaldehyde tương ứng (3,7 mmol; tỷ lệ mol 1:1) trong 6,0 mL ethanol 96% và 3,1 mL dung dịch KOH 20% (w/v). Hỗn hợp được khuấy từ không gia nhiệt trong 8 giờ. Tác giả đã tối ưu hóa giai đoạn xử lý sau phản ứng: acid hóa trực tiếp bằng dung dịch HCl đặc đến pH 1–2 để thu kết tủa vàng tươi, sau đó lọc rửa bằng nước cất trên phễu lọc chân không. Điểm cải tiến kỹ thuật này cho phép loại bỏ hoàn toàn bước chiết lỏng-lỏng và cô quay chân không, giúp rút ngắn thời gian và tiết kiệm dung môi. Sản phẩm thô sau khi làm khô được tinh chế qua sắc ký cột với hệ dung môi Hex:EtOAc (98:2), kiểm tra độ tinh sạch bằng TLC dưới bước sóng 254 nm và 365 nm.

Hợp chất	Chất phản ứng 1	Chất phản ứng 2	Lượng mol	Dung môi / Xúc tác	Thời gian phản ứng
KP01	4′-Fluoro-2′-hydroxyacetophenone	Benzaldehyde	3,7 mmol : 3,7 mmol (1:1 eq)	EtOH 96% (6 mL) / KOH 20% (3,1 mL)	8 giờ (nhiệt độ phòng)
KP02	4′-Fluoro-2′-hydroxyacetophenone	2-Fluorobenzaldehyde	3,7 mmol : 3,7 mmol (1:1 eq)	EtOH 96% (6 mL) / KOH 20% (3,1 mL)	8 giờ (nhiệt độ phòng)

Quy trình tổng hợp các dẫn xuất flavanone (HG01, HG02, TT04): Phản ứng đóng vòng oxy hóa được thực hiện từ các tiền chất chalcone tương ứng với xúc tác FeCl3.6H2O theo tỷ lệ mol chalcone:FeCl3 là 1:2,5 trong dung môi ethanol, đun hồi lưu có khuấy từ gia nhiệt. Tiến trình phản ứng được giám sát liên tục bằng sắc ký lớp mỏng TLC:

• Hợp chất HG01: Tổng hợp từ KP01, thời gian đun hồi lưu 35 giờ.
• Hợp chất HG02: Tổng hợp từ KP02, thời gian đun hồi lưu 39 giờ.
• Hợp chất TT04: Tổng hợp từ KP03, thời gian đun hồi lưu 35 giờ.

Sau khi phản ứng hoàn tất, hỗn hợp được cô lập và tinh chế bằng sắc ký cột silica gel với hệ giải ly Hex:EtOAc (98:2). Cấu trúc của các flavanone tinh sạch được xác định thông qua phổ MS, 1H-NMR, 13C-NMR và phổ tương quan HSQC.

Quy trình phân tích lập thể bằng Chiral HPLC: Mẫu flavanone tinh sạch dạng racemic được phân tích trên hệ thống HPLC Agilent 1100 Series với cột Chiralpak® IA (4,6 mm x 250 mm, 5,0 µm). Dung môi toluene được sử dụng làm chất chuẩn để xác định chính xác thời gian chết của cột (t0). Sắc ký đồ thu được cung cấp các thông số định lượng về thời gian lưu, diện tích peak, từ đó tính toán độ phân giải lập thể.

Chương 3: Kết quả và bàn luận

Chương 3 trình bày các dữ liệu thực nghiệm thu được từ quá trình tổng hợp hóa học và phân tích sắc ký:

• Kết quả tổng hợp chalcone (KP01, KP02): Quá trình acid hóa tạo kết tủa vàng tươi đạt độ thu hồi cao. Kết quả phân tích TLC cho thấy cả hai sản phẩm KP01 và KP02 đều cho một vết duy nhất dưới đèn UV ở cả hai bước sóng 254 nm và 365 nm, có giá trị Rf đồng nhất với mẫu chuẩn đã công bố, khẳng định phản ứng ngưng tụ Claisen-Schmidt diễn ra thành công.
• Kết quả tổng hợp và xác định cấu trúc các flavanone:
  • HG01 (7-fluoro-2-phenylchroman-4-one): Sau 35 giờ phản ứng và tinh chế qua cột (Hex:EtOAc 98:2), sản phẩm thu được đơn vết trên TLC. Phổ MS xác định đúng pic ion phân tử. Phổ 1H-NMR, 13C-NMR và HSQC thể hiện đầy đủ các tín hiệu đặc trưng của khung chromanone: proton H-2 xuất hiện dưới dạng doublet of doublets do tương tác tách spin với hai proton bất tương đương tại vị trí C3 (H-3ax và H-3eq), carbon C2 bất đối xứng và các carbon thơm liên kết với nguyên tử fluor có hằng số ghép cặp C-F đặc trưng.
  • HG02 (7-fluoro-2-(2-fluorophenyl)chroman-4-one): Đây là hợp chất mới lần đầu tiên được tổng hợp thành công sau 39 giờ phản ứng. Dữ liệu phổ MS và NMR (1D, 2D HSQC) cung cấp đầy đủ bằng chứng khẳng định cấu trúc của hợp chất, thể hiện rõ hệ ghép cặp phức tạp của hai nguyên tử fluor tại vị trí C7 (vòng A) và vị trí C2' (vòng B).
  • TT04 (7-fluoro-2-(3-fluorophenyl)chroman-4-one): Hoàn thành sau 35 giờ phản ứng, tinh sạch qua cột cho vết TLC sắc nét. Các thông số phổ NMR và HSQC hoàn toàn phù hợp với cấu trúc dự kiến mang nhóm fluor ở vị trí meta (C3') của vòng B.
• Kết quả phân tách đối quang bằng Chiral HPLC:
  • Sử dụng toluene để ghi nhận tín hiệu thời gian lưu chết t0.
  • Sắc ký đồ phân tích của cả ba hợp chất HG01, HG02 và TT04 trên cột Chiralpak® IA đều thể hiện sự phân tách rõ ràng thành hai peak đối quang riêng biệt tương ứng với hai dạng (R) và (S).
  • Tác giả so sánh ảnh hưởng của vị trí nhóm thế fluor trên vòng phenyl (không thế ở HG01, nhóm 2′-F ở HG02 và nhóm 3′-F ở TT04). Sự thay đổi vị trí của nguyên tử fluor làm thay đổi mật độ điện tích, sự cản trở lập thể và tương tác liên kết hydro yếu với các khoang thủ tính của pha tĩnh polysaccharide, dẫn đến sự khác biệt về thời gian lưu và độ phân giải sắc ký giữa các hợp chất.

Kết quả và đóng góp

Nghiên cứu đạt được các kết quả thực nghiệm và đóng góp khoa học cụ thể sau:

Mã hợp chất	Tên danh pháp IUPAC	Tiền chất chalcone	Thời gian đóng vòng (FeCl3.6H2O/EtOH)	Phương pháp tinh chế (Tỷ lệ dung môi)	Kết quả phân tích cấu trúc và sắc ký
KP01	(E)-1-(4-fluoro-2-hydroxyphenyl)-3-phenylprop-2-en-1-one	4′-Fluoro-2′-hydroxyacetophenone + Benzaldehyde	8 giờ (khuấy từ, nhiệt độ phòng)	Sắc ký cột (Hex:EtOAc 98:2)	Đơn vết trên TLC (254 nm, 365 nm), trùng khớp mẫu chuẩn
KP02	(E)-1-(4-fluoro-2-hydroxyphenyl)-3-(2-fluorophenyl)prop-2-en-1-one	4′-Fluoro-2′-hydroxyacetophenone + 2-Fluorobenzaldehyde	8 giờ (khuấy từ, nhiệt độ phòng)	Sắc ký cột (Hex:EtOAc 98:2)	Đơn vết trên TLC (254 nm, 365 nm), trùng khớp mẫu chuẩn
HG01	7-fluoro-2-phenylchroman-4-one	KP01	35 giờ (đun hồi lưu)	Sắc ký cột (Hex:EtOAc 98:2)	Xác nhận cấu trúc qua 1H, 13C-NMR, HSQC, MS; tách thành công 2 peak đối quang trên Chiralpak® IA
HG02	7-fluoro-2-(2-fluorophenyl)chroman-4-one	KP02	39 giờ (đun hồi lưu)	Sắc ký cột (Hex:EtOAc 98:2)	Hợp chất mới (novel); xác định cấu trúc đầy đủ bằng phổ MS, 1D/2D-NMR; tách thành công 2 đối quang
TT04	7-fluoro-2-(3-fluorophenyl)chroman-4-one	KP03	35 giờ (đun hồi lưu)	Sắc ký cột (Hex:EtOAc 98:2)	Xác nhận cấu trúc qua 1H, 13C-NMR, HSQC, MS; tách thành công 2 peak đối quang trên Chiralpak® IA

Các đóng góp chính của đề tài:

• Về mặt cấu trúc mới: Thiết kế, tổng hợp và định danh cấu trúc thành công dẫn xuất flavanone mới HG02, bổ sung dữ liệu vào thư viện các hợp chất dị vòng chứa fluor.
• Về mặt cải tiến kỹ thuật tổng hợp: Cải tiến thành công quy trình ngưng tụ Claisen-Schmidt tổng hợp chalcone bằng cách tối ưu giai đoạn acid hóa thu kết tủa trực tiếp, loại bỏ hai công đoạn trung gian là chiết lỏng-lỏng và cô quay chân không, giúp tiết kiệm dung môi và thời gian thao tác.
• Về mặt phương pháp phân tích: Thiết lập thành công điều kiện phân tách đối quang trên cột Chiralpak® IA cho 03 flavanone chứa fluor, cung cấp cứ liệu khoa học đầu tiên tại Việt Nam về sắc ký lập thể cho nhóm dẫn xuất này.
• Độ trung thực học thuật: Công trình được kiểm tra đạo văn vào ngày 21/07/2025 với kết quả trùng lặp toàn nội dung là 20%, trùng lặp cao nhất từ một nguồn là 5%, đáp ứng đầy đủ tiêu chuẩn liêm chính học thuật.

Đề xuất và kiến nghị của tác giả:

• Tiếp tục khảo sát thêm các hệ pha động và tốc độ dòng khác nhau nhằm tối ưu hóa thời gian phân tích và nâng cao hơn nữa độ phân giải lập thể trên hệ thống Chiral HPLC.
• Ứng dụng quy trình Chiral HPLC ở quy mô điều chế (preparative HPLC) để thu nhận lượng lớn từng đối quang (R) và (S) tinh khiết.
• Tiến hành thử nghiệm đánh giá hoạt tính sinh học (chống oxy hóa, kháng khuẩn, ức chế enzyme MAO) trên từng đối quang phân lập được nhằm làm rõ mối liên hệ giữa cấu hình tuyệt đối và tác dụng dược lý.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Khóa luận còn tồn tại một số giới hạn thực nghiệm:

• Thời gian thực hiện phản ứng đóng vòng oxy hóa sử dụng xúc tác FeCl3.6H2O kéo dài (35 giờ đối với HG01, TT04 và 39 giờ đối với HG02), đòi hỏi năng lượng gia nhiệt hồi lưu lớn.
• Khóa luận mới chỉ thực hiện phân tách và nhận diện hai đối quang ở quy mô sắc ký phân tích, chưa triển khai tách điều chế để cô lập từng đối quang tinh khiết ở khối lượng lớn phục vụ thử nghiệm thực tế.
• Khóa luận chưa xác định cấu hình tuyệt đối (dạng nào là R, dạng nào là S) tương ứng với từng peak trên sắc ký đồ do chưa tích hợp đầu dò tán sắc quay cực tròn (CD) hoặc tinh thể hóa tia X đơn tinh thể.

Hướng nghiên cứu tiếp theo bao gồm:

• Nghiên cứu tối ưu hóa các điều kiện xúc tác hoặc khảo sát phương pháp hỗ trợ vi sóng/sóng siêu âm nhằm rút ngắn thời gian phản ứng đóng vòng flavanone.
• Kết nối phổ CD hoặc đo góc quay cực riêng để gán cấu hình tuyệt đối (R) hoặc (S) cho từng peak sắc ký thu được.
• Đánh giá hoạt tính sinh học in vitro và in vivo của từng enantiomer riêng biệt.

Giá trị tham khảo

Khóa luận là tài liệu tham khảo chuyên khảo hữu ích cho:

• Sinh viên, học viên cao học và nghiên cứu sinh thuộc các ngành Công nghệ Kỹ thuật Hóa học, Hóa Dược, Hóa học hữu cơ và Dược học.
• Các nhà nghiên cứu đang làm việc trong lĩnh vực tổng hợp hợp chất dị vòng tự nhiên và bán tổng hợp, đặc biệt là các dẫn xuất chứa nguyên tử halogen (fluor).

Các nội dung có giá trị tham khảo cao nhất trong khóa luận:

• Quy trình cải tiến phản ứng ngưng tụ Claisen-Schmidt giúp thu hồi chalcone dạng kết tủa trực tiếp mà không cần chiết hay cô quay chân không.
• Bảng số liệu giải đoán chi tiết phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H-NMR, 13C-NMR và phổ 2D-HSQC của hợp chất mới HG02.
• Phương pháp luận và quy trình thiết lập thông số phân tách hỗn hợp racemic trên cột sắc ký pha tĩnh thủ tính Chiralpak® IA sử dụng chất đánh dấu thời gian chết toluene.

Câu hỏi thường gặp

1. Hợp chất HG02 có điểm gì đặc biệt so với các công bố khoa học trước đây?
HG02 (7-fluoro-2-(2-fluorophenyl)chroman-4-one) là một hợp chất mới (novel compound), chưa từng xuất hiện trên hệ thống cơ sở dữ liệu quốc tế SciFinder tính đến thời điểm tra cứu ngày 02/03/2025 (kết quả tra cứu từ Đại học Malaya, Malaysia). Đây là công trình đầu tiên công bố quy trình tổng hợp, dữ liệu phổ nghiệm (MS, NMR, HSQC) và điều kiện phân tách đối quang của hợp chất này.

2. Điểm cải tiến kỹ thuật nổi bật trong quy trình tổng hợp chalcone (KP01, KP02) của đề tài là gì?
Tác giả đã tối ưu hóa giai đoạn xử lý sau phản ứng bằng cách nhỏ giọt dung dịch HCl đặc trực tiếp vào hỗn hợp để đưa pH về 1–2, làm kết tủa hoàn toàn sản phẩm màu vàng tươi rồi lọc chân không và rửa nước cất. Quy trình này bỏ qua hai bước chiết lỏng-lỏng và cô quay chân không thông thường, giúp tiết kiệm đáng kể thời gian và lượng dung môi hữu cơ.

3. Phản ứng đóng vòng oxy hóa tạo các dẫn xuất flavanone sử dụng hệ xúc tác và dung môi nào, thời gian phản ứng ra sao?
Phản ứng sử dụng xúc tác acid Lewis FeCl3.6H2O với tỷ lệ mol chalcone:FeCl3 là 1:2,5 trong dung môi ethanol đun hồi lưu. Thời gian phản ứng khuấy từ gia nhiệt được theo dõi bằng TLC là 35 giờ đối với HG01 và TT04, và 39 giờ đối với HG02.

4. Cột sắc ký nào được sử dụng trong phép phân tích Chiral HPLC và thông số kỹ thuật của cột là gì?
Phương pháp Chiral HPLC sử dụng cột đối quang Chiralpak® IA có kích thước chiều dài 250 mm, đường kính trong 4,6 mm và kích thước hạt nhồi pha tĩnh là 5,0 µm.

5. Hợp chất nào được sử dụng để xác định thời gian lưu chết (t0) của hệ thống Chiral HPLC trong phần thực nghiệm?
Trong phần thực nghiệm sắc ký, dung môi toluene đã được sử dụng làm chất chuẩn để xác định chính xác giá trị thời gian lưu chết (t0) của hệ thống cột Chiralpak® IA (sau khi đã được hiệu chỉnh từ n-hexane trong bản thảo ban đầu).

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp đã hoàn thành toàn diện các mục tiêu đặt ra thông qua việc tổng hợp thành công các tiền chất chalcone và 03 dẫn xuất flavanone chứa fluor, trong đó HG02 là hợp chất mới lần đầu tiên được công bố và giải đoán đầy đủ cấu trúc bằng các phương pháp phổ nghiệm hiện đại. Nghiên cứu đã tối ưu hóa hiệu quả quy trình xử lý chalcone và ứng dụng thành công kỹ thuật Chiral HPLC trên cột Chiralpak® IA để phân tách hoàn toàn các cặp đối quang (R) và (S) của cả ba flavanone. Kết quả đạt được cung cấp những dữ liệu học thuật quan trọng, tạo tiền đề vững chắc cho các nghiên cứu chuyên sâu tiếp theo về phân tách lập thể điều chế và đánh giá hoạt tính dược lý của các dẫn xuất flavanone chứa fluor.

Trích đoạn nội dung tài liệu

LỜI MỞ ĐẦU Flavonoid, một nhóm đa dạng các hợp chất polyphenol tự nhiên, hiện diện phong phú trong thế giới thực vật và thường được tìm thấy trong chế độ ăn uống hàng ngày thông qua rau quả, dầu ô liu và các loại thức uống như trà và rượu vang [1]. Trong số các phân lớp của flavonoid, flavanone nổi lên như một khung cấu trúc nền tảng, thể hiện nhiều đặc tính dược lý hứa hẹn, bao gồm khả năng chống oxy hóa, kháng viêm và tác động lên các hệ thống enzyme quan trọng như monoamine oxidase (MAO) [1]. Flavanone có đặc điểm cấu trúc nổi bật là trung tâm bất đối xứng, tạo nên hai dạng đồng phân đối quang (enantiomer) với cấu hình không gian khác nhau [2]. Điều này có ý nghĩa vô cùng quan trọng bởi lẽ, trong nhiều trường hợp, các đối quang của một hợp chất chiral có thể thể hiện các hoạt tính sinh học, dược động học và thậm chí cả độc tính khác biệt đáng kể.

Do đó, việc nghiên cứu và ứng dụng các hợp chất chiral đòi hỏi phải tiếp cận ở mức độ của từng đối quang riêng lẻ [2]. Để thu được các đối quang tinh khiết của flavanone, hai chiến lược chính thường được áp dụng: tổng hợp bất đối xứng, nhằm tạo trực tiếp một enantiomer ưu thế và tách đối quang từ hỗn hợp racemic. Mặc dù tổng hợp bất đối xứng là một hướng tiềm năng, nhưng việc phát triển các quy trình có độ chọn lọc cao và hiệu quả kinh tế đối với nhiều dẫn xuất vẫn còn nhiều thách thức. Do đó, tách enantiomer từ hỗn hợp racemic - thường thu được qua tổng hợp từ hợp chất achiral - là lựa chọn phổ biến và thực tiễn hơn.

Các phương pháp thường dùng gồm sắc ký trên pha tĩnh có hoạt tính quang học hoặc dựa trên sự khác biệt về tính chất vật lý của các diastereomer được tạo ra tạm thời thông qua tác nhân đối quang. Tình hình nghiên cứu về tách đối quang của flavanone đã được thực hiện bởi nhiều nhóm nghiên cứu khác nhau. Cụ thể, Cirilli và cộng sự [3] đã mô tả việc tách flavanone và 2′- hydroxychalcone bằng cột Chiralpak® IA vào năm 2008. Sau đó vào năm 2016 Baranowska và cộng sự [4, 5] đã báo cáo việc tách enantiomer của naringenin, hesperetin và flavanone, cũng sử dụng cột Chiralpak® IA.

Fanali và cộng sự [6] đã nghiên cứu việc tách flavanone và năm dẫn xuất chiral bằng các pha tĩnh polysaccharide (CSPs). Ares và cộng sự [7] đã ứng dụng sắc ký chất lỏng siêu tới hạn để tách các đồng phân đối quang ix của 10 flavanone. Yáñez và cộng sự [8] đã thực hiện một bài tổng quan về các nguyên tắc và phương pháp tách đối quang của flavanone. Đánh giá chung cho thấy, dù có những tiến bộ, nhưng số lượng phương pháp hiệu quả cho nhiều loại flavanone còn hạn chế và tốn kém.

Để giải quyết điều này, các nghiên cứu gần đây, bao gồm công trình gần đây nhất vào năm 2024 của Gosav và cộng sự [9] và Yáñez và cộng sự [8], đang hướng đến việc phát triển các pha chiral mới và tối ưu hóa điều kiện tách. Dựa trên những tiền đề này, đã có những nỗ lực cụ thể để tách enantiomer của 13 flavanone trên cột Chiralpak® IA, kèm theo nghiên cứu về cơ chế nhận biết chiral. Mặc dù flavanone thiên nhiên đã được nghiên cứu sâu rộng, các dẫn xuất flavanone chứa nguyên tử fluor vẫn là lĩnh vực còn ít được khai thác, đặc biệt khi fluor gắn tại nhiều vị trí khác nhau trên hệ thơm. Với trung tâm bất đối xứng tại vị trí C2, flavanone là khung cấu trúc quan trọng trong nhiều hợp chất có hoạt tính sinh học.

Sự hiện diện của fluor không chỉ thay đổi tính chất lý–hóa mà còn ảnh hưởng đáng kể đến hoạt tính và độ chọn lọc của từng enantiomer. Trên cơ sở đó, đề tài nghiên cứu "Tổng hợp và xác định điều kiện tách các đối quang của 03 flavavone có nhóm 7-F trên vòng A và 2 hoặc 3-F trên vòng B" được thực hiện như nhằm bổ sung thư viện hợp chất flavanone chứa fluor. Bên cạnh HG01 và HG02, đề tài còn khảo sát thêm TT04 nhằm đối chiếu ảnh hưởng vị trí nhóm thế fluor. Trong ba hợp chất, HG02 là hợp chất mới (novel compound) – từ kết quả dò tìm SciFinder đến thời điểm ngày 02/03/2025 từ đại học Malaya, Malaysia.

Mặt khác, HG01 và TT04 tuy đã được công bố về mặt cấu trúc [10], nhưng vẫn chưa có bất kỳ nghiên cứu nào phân tách riêng từng enantiomer từ hỗn hợp racemic.Việc nghiên cứu đồng thời ba hệ cấu trúc với các vị trí fluor khác nhau cho phép so sánh khả năng tách đối quang trên hệ sắc ký chiral HPLC – một phương pháp hiện đại nhưng chưa từng được áp dụng có hệ thống cho nhóm hợp chất này tại Việt Nam, từ đó cung cấp cái nhìn ban đầu về ảnh hưởng của vị trí nhóm thế fluor đến hiệu quả phân tách lập thể. Việc kết hợp tổng hợp và tách đối quang trong cùng một đề tài, đặc biệt với hợp chất mới HG02, góp phần khẳng định giá trị học thuật và tiềm năng ứng dụng trong phát triển các flavanone chứa fluor có chọn lọc về cấu hình lập thể. x Cụ thể, đề tài tập trung vào các nội dung chính sau: - Tổng hợp 03 dẫn xuất flavanone chứa fluorine thông qua phản ứng vòng hóa các dẫn xuất chalconoid, sử dụng xúc tác FeCl3.6H2O trong môi trường ethanol. - Xác định cấu trúc hóa học bằng các phương pháp phân tích hiện đại như phổ khối (MS) và cộng hưởng từ hạt nhân (NMR).

- Xác định điều kiện tách các đối quang từ hỗn hợp racemic bằng phương pháp sắc ký sử dụng cột chiral. xi CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Khái quát Flavonoid là những hợp chất polyphenol, đóng vai trò thiết yếu trong việc tạo nên màu sắc đặc trưng như vàng, cam, đỏ và tím, đồng thời góp phần tạo hương vị cũng như bảo vệ cây khỏi các tác nhân có hại từ môi trường. Những nguồn thực phẩm giàu flavonoid chủ yếu bao gồm trái cây như quả mọng, mận, anh đào và táo, những loại quả này thường có hàm lượng flavonoid cao nhất. Bên cạnh đó, rau củ như đậu phộng, ô liu, hành tây, rau bina và hẹ cũng là những thực phẩm giàu flavonoid.

Ngoài ra, flavonoid còn hiện diện nhiều trong các loại đồ uống như trà xanh, trà đen và rượu vang đỏ [11]. Flavanone là một nhóm hợp chất thuộc họ flavonoid, có cấu trúc đặc trưng gồm hai vòng thơm (A và B) liên kết thông qua một vòng dị vòng ba nguyên tử carbon tạo thành hệ chromanone. Trong phân tử flavanone tồn tại một tâm bất đối tại vị trí carbon số 2 (C2), dẫn đến sự hình thành hai enantiomer (R và S). Flavanone thường được tìm thấy trong tự nhiên dưới dạng 7-O-glycoside, phổ biến trong các loại trái cây thuộc họ cam chanh như cam, bưởi, chanh [2].1: Khung sườn cơ bản của flavanone Trong số các phân lớp của flavonoid, flavanone nổi lên như một khung cấu trúc nền tảng, thể hiện nhiều đặc tính dược lý hứa hẹn, bao gồm khả năng chống oxy hóa, kháng viêm và tác động lên các hệ thống enzyme quan trọng như monoamine oxidase (MAO) [1].

1 Một đặc điểm cấu trúc then chốt của flavanone là sự tồn tại của một trung tâm bất đối xứng, tạo ra hai dạng đồng phân đối quang (enantiomer) với cấu hình không gian khác nhau [2]. Điều này có ý nghĩa vô cùng quan trọng bởi lẽ, trong nhiều trường hợp, các đối quang của một hợp chất chiral có thể thể hiện các hoạt tính sinh học, dược động học và thậm chí cả độc tính khác biệt đáng kể. Do đó, việc nghiên cứu và ứng dụng các hợp chất chiral đòi hỏi phải tiếp cận ở mức độ của từng đối quang riêng lẻ [2]. Như thông tin được tìm hiểu cho thấy sự có mặt của nguyên tử fluor (F) trong cấu trúc phân tử thường liên quan đến tiềm năng tăng cường hoạt tính sinh học, do đặc tính đặc biệt của nguyên tử này như kích thước nhỏ gọn và khả năng tạo liên kết hydro.

Những yếu tố này giúp phân tử dễ dàng tương tác với vị trí gắn kết của enzyme hoặc protein [12, 13]. Tuy nhiên, các hợp chất tự nhiên thường không chứa fluor, do đó việc thiết kế và tổng hợp các dẫn xuất có mang nhóm F từ khung cấu trúc có nguồn gốc thực vật được xem là hướng đi tiềm năng trong dược phẩm [14]. Xuất phát từ những cơ sở trên, việc thực hiện đề tài nghiên cứu "Tổng hợp và tách đối quang cho 2 dẫn xuất flavanone 7-fluoro-2-phenylchroman-4-one (HG01) và 7-fluoro-2- (2-fluorophenyl)chroman-4-one (HG02)” được xem như một chiến lược nhằm phát triển các hợp chất có hoạt tính sinh học tiềm năng. Sự lựa chọn hai hợp chất này được thúc đẩy bởi tiềm năng sinh học đáng chú ý của khung flavanone và mong muốn tạo ra sự đa dạng về cấu trúc thông qua việc thay đổi vị trí và bản chất của nhóm thế (fluoro) trên vòng thơm.

Đặc biệt, các dẫn xuất flavanone có chứa nguyên tử fluor, đặc biệt tại vị trí số 7 và trên vòng phenyl, chưa được nghiên cứu nhiều tại Việt Nam. Đây là những cấu trúc có tiềm năng cao về mặt sinh học và là hướng nghiên cứu mới, chưa được khai thác rộng rãi. Việc này tạo tiền đề cho những khám phá trong việc xác định các cấu trúc dẫn xuất có hoạt tính sinh học cao hơn và chọn lọc hơn, đồng thời làm sáng tỏ vai trò then chốt của cấu hình tuyệt đối (R/S) đối với hoạt tính sinh học của chúng.2 Các phương pháp tổng hợp dẫn xuất chalconoid Các chalcone được sử dụng như một tiền chất cho các phản ứng tổng hợp các flavanone. Trong nghiên cứu này, các chalcone được tổng hợp thông qua phản ứng ngưng tụ Claisen- Schmidt diễn ra trong môi trường dung môi EtOH với chất xúc tác là KOH.

2 Phản ứng ngưng tụ Claisen-Schmidt được xem là phương pháp phổ biến nhất trong việc tổng hợp chalcone vì quá trình phản ứng diễn ra đơn giản và hiệu suất cao dù thời gian phản ứng chậm [15]. Phản ứng ngưng tụ Claisen-Schmidt với xúc tác base trong điều kiện có dung môi được diễn ra gồm hai giai đoạn được biểu diễn theo cơ chế theo hình 1.2: Cơ chế phản ứng ngưng tụ Claisen-Schmidt với xúc tác base 1.3 Các phương pháp tổng hợp flavanone Để có được các đối quang tinh khiết của flavanone, các nhà nghiên cứu thường sử dụng hai chiến lược chính: tổng hợp bất đối xứng (tạo trực tiếp một đối quang ưu thế) và tách đối quang từ hỗn hợp racemic.