Tài liệu Nghiên cứu chuyển hóa vài isatin tetra-O-acetyl-β-D-glucopyranosyl thiosemicarbazon thế Luận văn ThS. Hóa học

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TƢ̣ NHIÊN -------Quách Thị Thanh Vân NGHIÊN CỨU CHUYỂN HÓA MỘT SỐ ISATIN TETRA-O-ACETYL--DGLUCOPYRANOSYL THIOSEMICARBAZON THẾ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – 2012 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TƢ̣ NHIÊN -------Quách Thị Thanh Vân NGHIÊN CỨU CHUYỂN HÓA MỘT SỐ ISATIN TETRA-O-ACETYL--DGLUCOPYRANOSYL THIOSEMICARBAZON THẾ Chuyên ngành : Hoá Hữu cơ Mã số: 60 44 27 LUẬN VĂN THẠC SĨ K HOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC PGS. TS. Nguyễn Đình Thành Hà Nội–Năm 2012 Luận văn Thạc sĩ khoa học Quách Thị Thanh Vân MỤC LỤC MỞ ĐẦU ................................................................................................................1 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN ..................................................................................3 1. 1. TỔNG QUAN VỀ ISOTHIOCYANAT ........................................................3 1.1.1. Giới thiệu về glucosyl isothiocyanat ........................................................3 1.1.2. Phƣơng pháp tổng hợp glycosyl isocyanat và glucosyl isothiocyanat .......4 1.1.3. Tính chất hoá học của glycosyl isocyanat và glucosyl isothiocyanat ........6 1.2. VỀ TỔNG HỢP THIOSEMICARBAZID .....................................................8 1.2.1. Tổng hợp thiosemicacbazid [8,11,12,23,26,40,30] ..................................8 1.2.2. Tính chất của thiosemicarbazid[32,13,16,17] ...........................................9 1.3. TỔNG QUAN VỀ ISATIN [18,19,21,24] ..................................................... 11 1.3.1. Phƣơng pháp tổng hợp isatin [8,35,37,38,27] ......................................... 11 1.3.2. Tính chất hoá học của isatin [34,36,39].................................................. 14 1.4. SỬ DỤNG LÒ VI SÓNG TRONG HOÁ HỌC CARBOHYDRATE ......... 18 1.5. TỔNG QUAN VỀ BASE MANNICH [7, 22,28,29,31,33] ........................... 21 1.5.1. Sơ lƣợc về lịch sử của phản ứng Mannich .............................................. 21 1.5.2. Cơ chế phản ứng .................................................................................... 22 CHƢƠNG 2. THỰC NGHIỆM ........................................................................... 23 2.1. TỔNG HỢP (2,3,4,6-TETRA-O-ACETYL- -D-GLUCOPYRANOSYL) THIOSEMICARBAZID ...................................................................................... 24 2.1.1. Tổng hợp tetra-O-acetyl-α-D-glucopyranosyl bromide .......................... 24 2.1.2. Tổng hợp tetra-O-acetyl-ß-D-glucopyranosyl isothiocyanat ................... 24 2.1.3. Tổng hợp tetra-O-acetyl-ß-D-glucopyranosyl thiosemicarbazid ............. 25 2.2. TỔNG HỢP MỘT SỐT N-ALKYLISATIN (3a-i) ...................................... 25 ii Luận văn Thạc sĩ khoa học Quách Thị Thanh Vân 2.2.1. Tổng hợp N-methylisatin (3a) ................................................................ 26 2.2.2. Tổng hợp N-ethylisatin (3b)................................................................... 26 2.2.3. Tổng hợp N-n-propylisatin (3c) ............................................................. 26 2.2.4. Tổng hợp N-i-propylisatin (3d) .............................................................. 26 2.2.5. Tổng hợp N-n-butylisatin (3e) ............................................................... 27 2.2.6. Tổng hợp N-i-butylisatin (3f) .................................................................27 2.2.7. Tổng hợp N-allylisatin (3g) ................................................................... 27 2.2.8. Tổng hợp N-benzylisatin (3h) ................................................................ 28 2.2.9. Tổng hợp N-phenethylisatin (3i) ............................................................ 28 2.3. TỔNG HỢP MỘT SỐ N-ALKYLISATIN 4-(2,3,4,6-tetra-O-ACETYL- D-GLUCOPYRANOSYL)THIOSEMICARBAZON (4a-i) ............................... 28 2.3.1. Tổng hợp N-methylisatin 4-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl--D-glucopyranosyl) thiosemicarbazon (4a) ..................................................................................... 28 2.3.2. Tổng hợp N-ethylisatin 4-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl--D-glucopyranosyl) thiosemicarbazon (4b) ..................................................................................... 29 2.3.3. Tổng hợp N-n-propylisatin 4-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl--Dglucopyranosyl) thiosemicarbazon (4c) ........................................................... 29 2.3.4. Tổng hợp N-i-propylisatin 4-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl--D-glucopyranosyl) thiosemicarbazon (4d) ..................................................................................... 30 2.3.5. Tổng hợp N-n-butylisatin 4-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl--D-glucopyranosyl) thiosemicarbazon (4e) ..................................................................................... 31 2.3.6. Tổng hợp N-i-butylisatin 4-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl- -D-glucopyranosyl) thiosemicarbazon (4f) ...................................................................................... 31 2.3.7. Tổng hợp N-allylisatin 4-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl--Dglucopyranosyl)thiosemicarbazon (4g) ............................................................ 32 2.3.8. Tổng hợp N-benzylisatin 4-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl--D-glucopyranosyl) thiosemicarbazon (4h) ..................................................................................... 32 2.3.9. Tổng hợp N-phenethylisatin 4-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl--Dglucopyranosyl) thiosemicarbazon (4i) ............................................................ 33 iii Luận văn Thạc sĩ khoa học Quách Thị Thanh Vân 2.4. TỔNG HỢP MỘT SỐ BASE MANNICH CỦA ISATIN(2,3,4,6-TETRAO-ACETYL- -DGLUCOTOPYRANOSYL)THIOSEMICARBAZON ........... 33 2.4.1. Tổng hợp 2,3,4,6-tetra-O-acetyl--D-glucopyranosyl thiosemicarbazon củaN-(morpholino)methylenisatin: . ................................................................ 35 2.4.2. Tổng hợp 2,3,4,6-tetra-O-acetyl--D-glucopyranosyl thiosemicarbazon củaN-(piperidino)methylenisatin . ................................................................... 36 2.4.3. Tổng hợp 2,3,4,6-tetra-O-acetyl--D-glucopyranosyl thiosemicarbazon củaN-(1 metyl-piperazino)methylenisatin . ...................................................... 36 2.4.4. Tổng hợp2,3,4,6-tetra-O-acetyl--D-glucopyranosyl thiosemicarbazon củaN-(diethylaminno) methylenisatin: . ........................................................... 37 2.4.5. Tổng hợp 2,3,4,6-tetra-O-acetyl--D-glucopyranosyl thiosemicarbazon củaN-(trinitrotriazino)methylenisatin .............................................................. 38 2.4.6. Tổng hợp 2,3,4,6-tetra-O-acetyl--D-glucopyranosyl thiosemicarbazon củaN-(N-metyl-anilino)methylenisatin . .......................................................... 38 2.4.7. Tổng hợp 2,3,4,6-tetra-O-acetyl--D-glucopyranosyl thiosemicarbazon củaN-(paranitroanilino)methylenisatin . .......................................................... 39 CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ....................................................... 40 3.1. TỔNG HỢP TETRA-O-ACETYL-β-D-GLUCOPYRANOSYL ISOTHIOCYANAT ............................................................................................. 40 3.2. VỀ TỔNG HỢP (2,3,4,6-TETRA-O-ACETYL- -DGLUCOPYRANOSYL)THIOSEMICARBAZID .............................................. 41 3.3. TỔNG HỢP CÁC N-ALKYLISATIN ......................................................... 43 3.3. TỔNG HỢP N-ALKYLISATIN (2,3,4,6–TETRA–O–ACETYL-β–D– GLUCOPYRANOSYL)THIOSEMICARBAZON ............................................. 45 3.4. VỀ TỔNG HỢP CÁC BASE MANNICH CỦA INSATIN (2,3,4,6-TETRAO-ACETYL--D-GLUCOTO-PYRANOSYL)THIOSEMICARBAZID .......... 60 iv Luận văn Thạc sĩ khoa học Quách Thị Thanh Vân 3.5. THĂM DÒ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA CÁC N-ALKYLISATIN 4(2,3,4,6-tetra-O-ACETYL-β-DGLUCOPYRANOSYL)THIOSEMICARBAZON ............................................. 67 3.5.1. Hoạt tính sinh học trên Vi sinh vật. ........................................................ 67 3.5.2. Hoạt tính bắt gốc tự do DPPH.. .............................................................. 70 KẾT LUẬN .......................................................................................................... 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 72 v Luận văn Thạc sĩ khoa học Quách Thị Thanh Vân CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT 13 C NMR: 13C-Nuclear Magnetic Resonance (Phổ cộng hưởng từ hạt nhân carbon-13) DMF: dimethyl fomamit DMSO: dimethyl sulfoxide DMSO-d6: dimethyl sulfoxide đƣợc deuteri hóa 1 H NMR: 1H-Nuclear Magnetic Resonance (Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton) HMBC: Heteronuclear Multiple Bond Coherence (Phổ tương tác xa 13C-1H) HRMS: High Resolution Mass Spectrometry (Phổ khối lượng phân giải cao) HSQC: Heteronuclear Single Quantum Correlation (Phổ tương tác gần 13C-1H) IR: Infrared Spectroscopy (Phổ hồng ngoại) MS: Mass Spectrometry (Phổ khối lượng) : độ chuyển dịch hóa học K = Trực khuẩn Gram-(–) Klebsiella pneumonia S = Cầu khuẩn Gram-(+) Staphylococcous epidermidis C = Nấm men Candida albicans Ac= Acetyl Bz=Benzyl EC50: Half Maximimum Effective Concentration Đnc: Điểm nóng chảy vi Luận văn Thạc sĩ khoa học Quách Thị Thanh Vân DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1. Kết quả tổng hợp của một số N-alkylisatin (3a-i) ................................... 45 Bảng 3.2. Kết quả tổng hợp của các hợp chất N-alkylisatin 4-(2,3,4,6-tetra-Oacetyl--D-glucopyranozyl)thiosemicarbazon (4a-i) ............................................ 47 Bảng 3.3. Số liệu phổ 1H-NMR của N-alkylisatin 4-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl--Dglucopyranosyl)thiosemicarbazon (4a-i) .............................................................. 50 Bảng 3.4. Số liệu phổ 13C-NMR của N-alkylisatin 4-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl--Dglucopyranosyl)thiosemicarbazon 4a-i .................................................................53 Bảng 3.5 Tƣơng tác xa CH trong phổ HMBC của hợp chất N-benzylisatin 4-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-glucopyranosyl)thiosemicarbazon 4h……………...59 Bảng 3.6. Hiệu suất nhiệt độ nóng chảy và màu sắc của một số base Mannich…...61 Bảng 3.7. Kết quả phổ hồng ngoại của các dẫn xuất base Mannich đã tổng hợp..... 62 Bảng 3.8. Kết quả thăm dò hoạt tính sinh học của các N-alkylisatin 4-(2,3,4,6-tetrOacetyl--D-glucopyranosyl)thiosemicarbazon (4a-i)................................................68 Bảng 3.9. Giá trị hiệu quả bắt giữ 50% gốc tự do (EC50) của các dẫn xuất các Nalkylisatin 4 glucosylthiosemicacbazon...................................................................70 vii Luận văn Thạc sĩ khoa học Quách Thị Thanh Vân DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ SƠ ĐỒ Hình 3.1. Phổ IR của dẫn xuất tetra-O-acetyl-β-D-glucopyranosyl isothiocyanat. ..40 Hình 3.2. Phổ IR của tetra-O-acetyl-β-D-glucopyranosyl thiosemicarbazid. .......... 42 Hình 3.3. Phổ 1H NMR của tetra-O-acetyl-β-D-glucopyranosyl thiosemicarbazid. 42 Hình 3.4. Phổ IR của N-benzylisatin 4-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl--D- glucopyranosyl)thiosemicarbazon 4h. ................................................................ 48 Hình 3.5. Phổ 1 H-NMR của N-benzylisatin 4-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl--D- glucopyranosyl)thiosemicarbazon4h...………………………………………….49 Hình 3.6. Phổ 13 C-NMR của N-benzylisatin 4-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl--D- glucopyranosyl)thiosemicarbazon 4h. ................................................................ 56 Hình 3.7. Phổ COSY (vùng đƣờng) của N-benzylisatin 4-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-D-glucopyranosyl)thiosemicarbazon 4h. ............................................................ 56 Hình 3.8. Phổ HSQC của N-benzylisatin 4-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl--D- glucopyranosyl)thiosemicarbazon 4h. ................................................................ 57 Hình 3.9. Phổ HMBC của N-benzylisatin 4-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl--D- glucopyranosyl)thiosemicarbazon 4h. ................................................................ 57 Hình 3.10. Tƣơng tác gần CH trong phổ 2D-HSQC của hợp chất N-benzylisatin 4(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-glucopyranosyl)thiosemicarbazon 4h ở hợp phần đƣờng. ................................................................................................................ 58 Hình 3.11. Tƣơng tác xa CH trong phổ 2D-HMBC của hợp chất N-benzylisatin 4-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-glucopyranosyl)thiosemicarbazon 4h ở hợp phần đƣờng……………………………………………………………………………59 Hình 3.12. Phổ hồng ngoại của base Mannich N-(methylenmorpholino)isatin (2,3,4,6-tetra-O-acetyl--D-glucopyranosyl)thiosemicarbazon...........................66 Hình 3.13. Phổ 1H-NMR của base Mannich N-(methylenmorpholino)isatin (2,3,4,6tetra-O-acetyl--D-glucopyranose)thiosemicarbazon. ........................................ 64 Hình 3.14. Phổ 13 C-NMR của base Mannich N-(methylenmorpholino)isatin (2,3,4,6-tetra-O-acetyl--D-glucopyranosyl)thiosemicarbazon. .......................... 65 viii Luận văn Thạc sĩ khoa học Quách Thị Thanh Vân Hình 3.15. Phổ tƣơng tác gần HSQC của base Mannich N-(methylenmorpholino) isatin (2,3,4,6-tetra-O-acetyl--D-glucopyranosyl) thiosemicarbazon................. 66 Hình 3.16. Phổ tƣơng tác xa HMBC của base Mannich N-(methylenmorpholino) isatin (2,3,4,6-tetra-O-acetyl--D-glucopyranosyl) thiosemicarbazon.................66 ix Luận văn Thạc sĩ khoa học Quách Thị Thanh Vân MỞ ĐẦU Ngày nay với sự phát triển của khoa học kĩ thuật đã đem lại cho con ngƣời nhiều thành tựu to lớn phục vụ cho cuộc sống, nhƣng bên cạnh đó nó cũng gây ra nhiều vấn đề về sức khỏe của con ngƣời. Các loại bệnh tật không ngừng gia tăng đòi hỏi phải có những loại thuốc mới thích ứng với chúng. Cùng với sự phát triển của hóa học nói chung, hóa học về tổng hợp các hợp chất hữu cơ ngày càng phát triển nhằm tạo ra các loại hợp chất phục vụ cho đời sống dân sinh, đặc biệt là các hợp chất có hoạt tính sinh học cao đối với cơ thể ngƣời và động vật. Các hợp chất này ngày càng trở nên có ý nghĩa quan trọng khi áp dụng vào lĩnh vực y dƣợc học chữa trị những căn bệnh hiểm nghèo nâng cao sức đề kháng cho ngƣời và động vật. Isatin và các dẫn chất thế của nó là một trong rất nhiều dãy chất hữu cơ đƣợc nghiên cứu hệ thống về mặt hóa học và tác dụng dƣợc lý. Nhiều công nghiên cứu trên thế giới từ trƣớc đến nay đã cho thấy các dẫn chất của isatin có tác dụng dƣợc lý đa dạng nhƣ kháng virus, kháng khuẩn, kháng nấm, chống phân bào, ức chế men MAO, kháng lao… Chẳng hạn nhƣ năm 1954, nhà nghiên cứu Nhật Bản S.K. Ochimura và các cộng sự đã tổng hợp và thử tác tác dụng chống lao của một số dẫn xuất hydrazon của isatin. Ngày nay, một số loại quả nhƣ mơ, mận mà trong thành phần có chứa isatin đƣợc y học khuyên dùng để hỗ trợ hệ tiêu hóa. Từ lâu các hợp chất thuộc nhóm glycoside đã đƣợc biết đến với nhiều hoạt tính sinh học đáng quý: kháng virus viêm gan, HIV, chống ung thƣ… Các hợp chất glycoside đƣợc gắn với các nhóm hoạt động sẽ dễ dàng xâm nhập vào vi khuẩn, virus nhờ có liên kết glycoside giống với lớp vỏ của chúng từ đó tạo ra điều kiện thuận lợi cho sự tiêu diệt những vi khuẩn, virut này của các nhóm hoạt động có trong phân tử. Do đó việc nghiên cứu và tổng hợp các hợp chất glycoside mới và nâng cao hoạt tính sinh học của chúng là vấn đề rất đƣợc quan tâm hiện nay. Nhằm góp phần vào việc nghiên cứu trong lĩnh vực hóa học của các hợp chất monosaccaride có chứa hợp phần isatin, trong bản luận văn này chúng tôi đã thực hiện đƣợc một số nhiệm vụ sau: 1 Luận văn Thạc sĩ khoa học Quách Thị Thanh Vân  Tổng hợp 4-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-glucopyranosyl)thiosemicarbazid;  Tổng hợp một số N-alkylisatin;  Tổng hợp một số dẫn xuất N-alkylisatin 4-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-Dglucopyranosyl)thiosemicarbazon;  Tổng hợp isatin (2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-glucopyranosy)l thiosemicarbazon từ (2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-glucopyranosyl) thiosemicarbazid.  Tổng hợp một số dẫn xuất base Mannich từ isatin(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-Dglucopyranosyl)thiosemicarbazon.  Xác định cấu trúc của các N-alkylisatin và base Mannich của 4-(2,3,4,6-tetra-Oacetyl-β-D-glucopyranosyl)thiosemicarbazon tổng hợp đƣợc bằng phƣơng pháp phổ  Thử hoạt tính sinh học của một số hợp chất N-alkylisatin 4-(2,3,4,6-tetra-Oacetyl-β-D-glucopyranosyl)thiosemicarbazon tổng hợp đƣợc. 2 Luận văn Thạc sĩ khoa học Quách Thị Thanh Vân CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN 1. 1. TỔNG QUAN VỀ ISOTHIOCYANAT 1.1.1. Giới thiệu về glucosyl isothiocyanat Isothiocyanat là nhóm chức có dạng R-N=C=S. Phản ứng của nhóm isothiocyanat với các tác nhân nucleophil tỏ ra khá mạnh do đặc tính electrophil của nhóm –NCS. Đặc tính này có đƣợc là do trong nhóm –NCS, nguyên tử nitrogen có độ âm điện cao nên mang điện tích âm và nguyên tử carbon mang điện tích dƣơng (Độ âm điện của các nguyên tử N, C và S tƣơng ứng là: 3,04; 2,55 và 2,58) [3,10 ,21,25]. R N + C S Khi tác nhân nucleophil có nguyên tử hydro linh động tấn công vào phân tử isothiocyanat, nó sẽ proton hóa nguyên tử nitrogen trong khi đó phần điện âm cũng lại sẽ liên kết với nguyên tử carbon trong nhóm –NCS. R .. N .. S .. C R NH C X :S : Ngƣợc lại, sự cộng hợp vòng của isothiocyanat trong phản ứng với một tác nhân thích hợp sẽ tạo thành các vòng 1,2-, 1,3-, 1,4-. Do cấu trúc cộng hƣởng của nhóm -NCS nên sự cộng hợp bị ảnh hƣởng lớn và chúng có thể phản ứng ở liên kết C=S hoặc C=N. R N C S R N C S R N C S Chính nhờ khả năng phản ứng này của nhóm isothiocyanat đã mở ra một hƣớng nghiên cứu về loại hợp chất chứa nhóm thiourea có nhân thơm. Để tổng hợp đƣợc những hợp chất đó, các glycosyl isothiocyanat đƣợc sử dụng nhƣ là chất khởi đầu và bằng hàng loạt các phản ứng khác nhau, ngƣời ta đã tổng hợp đƣợc một số dẫn xuất thiosemicarbazon có chứa hợp phần monosaccaride. Bên cạnh đó, ngƣời ta cũng nghiên cứu đƣợc sự chuyển hóa qua lại giữa isothiocyanat và thiocyanat [13]. S C N S C N Cơ chế phản ứng của anion thiocyanat với một hợp chất hữu cơ đã chỉ ra 3 Luận văn Thạc sĩ khoa học Quách Thị Thanh Vân rằng sự tấn công nucleophil của thiocyanat là bởi nguyên tử lƣu huỳnh còn của isothiocyanat là bởi nguyên tử nitrogen. Không chỉ vậy, ngƣời ta cũng rút ra nhận xét là dạng isothiocyanat đƣợc ổn định về mặt nhiệt động hơn là dạng thiocyanat, tất nhiên điều này còn tùy thuộc vào các điều kiện môi trƣờng bên ngoài mà cân bằng dịch chuyển theo hƣớng nào. 1.1.2. Phương pháp tổng hợp glycosyl isocyanat và glucosyl isothiocyanat Lần đầu tiên Fischer đã tổng hợp dẫn xuất isothiocyanat của monosaccaride bằng cách xử lí peracetylglycosyl halide với thiocyanat vô cơ trong dung môi phân cực. Phụ thuộc vào khả năng phản ứng của halide và điều kiện phản ứng, nhận đƣợc hoặc thiocyanat hoặc isothiocyanat. Glycosyl thiocyanat có thể đồng phân hoá ở mức độ nào đó thành isothiocyanat tƣơng ứng. Phản ứng giữa acetylglycosyl halide với thiocyanat vô cơ có thể chạy theo có chế SN1 hay SN2. Cơ chế SN1 tạo điều kiện cho sự tạo thành thiocyanat, hợp chất này có thể bị đồng phân hoá thành isothiocyanat. Chẳng hạn, 2,3,4,6-tetra-O-acetyl--D-glucopyranosyl isothiocyanat đƣợc điều chế bằng cách cho 2,3,4,6-tetra-O-acetyl--D-glucopyranosyl bromide phản ứng với bạc thiocyanat trong xylen khan hoặc bằng cách đồng phân hoá nhiệt hợp chất thiocyanat tƣơng ứng nhận đƣợc từ 2,3,4,6-tetra-O-acetyl--D-glucopyranosyl bromide và kali thiocyanat trong aceton: OAc H AcO AcO AgSCN OAc H AcO AcO H H H H O N=C=S OAc H H  O H OAc H OAc H Br AcO AcO KSCN H H H O S C N OAc H Đáng chú ý là 1,3,4,6-tetra-O-acetyl-2-amino-2-deoxy--D-glucopyranozơ hydrohalogenua phản ứng với bạc thiocyanat tạo thành sản phẩm 2-acetamido3,4,6-tri-O-acetyl-2-deoxy--D-glucopyranosyl isothioxyanat, trong phản ứng này xảy ra sự chuyển dịch O-acetylN-acetyl: 4 Luận văn Thạc sĩ khoa học Quách Thị Thanh Vân OA c H AcO AcO H H O H H OA c H AgXCN AcO AcO OA c NH 3 Br H H N=C=X H OA c H O AgXCN AcO AcO H NHA c H H H O H OA c NH 3 Cl Một phƣơng pháp khác để tổng hợp glycosyl isothiocyanat là bằng cách sử dụng phản ứng chuyển vị allylic ở các hợp chất thiocyanat không no: N OMs C S OMs O H H H H H  H OEt O NCS H H H H OEt Ta cũng có thể xuất phát từ 2,3,4-tri-O-acyl(benzoyl)-6-O-triphenyl-N-(2,2dietoxycarbonylvinyl)--D-glucopyranosylamin để điều chế glycosyl thiocyanat. Bƣớc đầu ngƣời ta thực hiện phản ứng với brom (với R = Ac) hoặc clor (với R = Bz), sau đó xử lí sản phẩm phản ứng với photgen hoặc thiophotgen trong môi trƣờng base, với sự có mặt của CaCO3 trong CH2Cl2. OP h3 H RO H RO H H OAc H O Br 2 (hoÆcCl2) NH CH C(OEt)2 RO RO H H CXCl2/OH- O NH3Br CH2Cl2 OR H H OR H OAc H RO RO H H H O NCX OR H Khi sử dụng muối kim loại kiềm, ngƣời ta thƣờng dùng các xúc tác chuyển pha, nếu không sản phẩm của phản ứng chỉ là các dẫn xuất cyanat hay thiocyanat thông thƣờng. OAc H AcO AcO H H H OAc H O KSCN H OAc xt Br AcO AcO H H H O N=C=S OAc H Ở đây, xúc tác chuyển pha có vai trò trong việc đồng phân hoá dẫn xuất cyanat hay thiocyanat thành dẫn xuất isocyanat và isothiocyanat. Các xúc tác chuyển pha thƣờng dùng là dialkyl ether của polyethylen glycol, các ether vòng, các muối tetraalkyl halide bậc 4. Các muối kim loại kiềm thƣờng đƣợc sử dụng là natri 5 Luận văn Thạc sĩ khoa học Quách Thị Thanh Vân thiocyanat, kali thiocyanat và amoni thiocyanat. Hiệu suất phản ứng này khá cao, thƣờng từ 70-80%. 1.1.3. Tính chất hoá học của glycosyl isocyanat và glucosyl isothiocyanat 1.1.3.1 Phản ứng với amoniac và amin Tƣơng tự nhƣ các aryl isocyanat và isothiocyanat, các glucosyl isocyanat và isothiocyanat khi tác dụng với các amin bậc 1 (amin béo, thơm hay dị vòng…) trong các dung môi trơ (nhƣ xylen, toluen, benzen, clorofom,…) hay amoniac trong alcohol tạo thành các ure và thioure N,N’-thế, phản ứng này xảy ra dễ dàng mà không cần sử dụng xúc tác: OAc H AcO AcO H O H OAc H R-NH2 N=C=S AcO AcO H OAc H H H H O NH NHR OAc H S 1.1.3.2. Phản ứng với aminoacid D-Glucosyl ure hoặc thioure của protein có thể tổng hợp tƣơng tự bằng phản ứng tetra-O-acetyl--D-glucopyranosyl isocyanat hoặc isothiocyanat với D,L-alanin methyl ester hydrocloride: OAc H AcO AcO H H O NCX + H3C CH COOMe C6H6 khan + H OAc H NH3 OAc H AcO AcO H H X= S, O H O CH3 NH C NH OAc H X CH COOMe 1.1.3.3. Phản ứng với amid 1-(2,3,4-Tri-O-acyl--D-glucopyranosyl)-3-phenacyl ure hoặc thioure cũng đƣợc điều chế từ phenacylamin hydrocloride trong môi trƣờng khí trơ: 6 Luận văn Thạc sĩ khoa học Quách Thị Thanh Vân OH H AcO AcO H H H OH H O PhCONH2. HCl NCX AcO AcO dung dÞch NaHCO3 OAc H H H O NH C NH CO-Ph H OAc H X X= S, O 1.1.3.4. Phản ứng với aminoaceton hydrocloride Phản ứng đƣợc tiến hành trong môi trƣờng khí trơ với dẫn xuất của glucopyranosyl isothiocyanat: OH H RO RO H H N=C=S OR H OH H O CH3COCH2NH2.HCl RO RO H H Me H O N OR H NH H S 1.1.3.5.Phản ứng với 2-cloroethylamin hydrocloride Phản ứng đƣợc tiến hành trong dung dịch hỗn hợp nƣớc-điethylethe, tuỳ theo tỷ lệ có thể cho ta hai loại sản phẩm: OBz H OBz OBz H H O N=C=S OBz H + ClCH2CH2NH2.HCl H t0, 12h H2O-ete OBz H OBz OBz H H H OBz H OBz OBz NH OBz S N O H H S H H N H O N OBz N H BzO H S O H H HOH2 C BzO BzO H 1.1.3.6. Phản ứng với diamin và diazomethan Các điamin nhƣ o-phenylendiamin; 2,3-diaminopiridin dễ dàng phản ứng với các isothiocyanat cho các thioure tƣơng ứng. Sự vòng hoá kèm theo desulfide hoá của các thioure này bằng cách dùng methyl iodua trong THF cho các glycosyl aminobenzimidazol và N-glycosyl-3-deazapurin tƣơng ứng: 7 Luận văn Thạc sĩ khoa học Quách Thị Thanh Vân S H2N C R N NH H2N N H NH2 R N C S NHR S C H2N H2N R NH N N N N NH2 N H NHR R = 2,3,4,6-tetra-O-acetyl--D-glucopyranosyl 1.2. VỀ TỔNG HỢP THIOSEMICARBAZID 1.2.1. Tổng hợp thiosemicacbazid Thiosemicarbazid là hydrat của acid carbamic. Nó tồn tại ở dạng tinh thể màu trắng, Điểm nóng chảy khoảng 183C và độ tan trong nƣớc khoảng 10%. Thiosemicarbazid có thể điều chế đƣợc từ hydrazin và kali thiocyanat: HN=C=S + H2N-NH 2 H2N-CS-NH-NH 2 Thiosemicarbazid có thể dễ dàng ngƣng tụ với hợp chất carbonyl, sản phẩm ngƣng tụ sinh ra đƣợc gọi là thiosemicarbazon. R1 H2N-CS-NH-NH 2 + R1 O=C H2N-CS-NH-N=C R2 R2 Các thiosemicarbazid là một lớp hợp chất đầu quan trọng để tổng hợp các hợp chất dị vòng 5 cạnh. Ngoài ra các dẫn xuất của chúng còn có nhiều hoạt tính sinh học quan trọng. Một số phƣơng pháp thông dụng để tổng hợp nên các hợp chất này nhƣ sau: [9,11,12,23,26,40,30] 1.2.1.1. Phản ứng của isothiocyanat và hydrazin R3 R4 R1 N C S + N N S R1 N R2 R5 R5 R4 N R3 N R2 Đây là phƣơng pháp thông dụng nhất để tổng hợp các thiosemicarbazid, nhƣng hợp chất isothiocyanat lại dễ bị thuỷ phân do vậy rất khó bảo quản. 8 Luận văn Thạc sĩ khoa học Quách Thị Thanh Vân 1.2.1.2. Phản ứng khử thiosemicarbazon bằng NaBH4 S R4 H NaBH4 N N NH R3 R1 S R1 N N N R4 H R3 Phản ứng này chỉ dùng để tổng hợp các dẫn xuất mono, di hoặc tri của thiosemicarbazid. 1.2.1.3. Phản ứng của hydrazin với các dẫn xuất của acid thiocarbamic Các hydrazin thế phản ứng với các dẫn xuất của acid thiocarbamic cho các thiosemicarbazid tƣơng ứng. Hiệu suất của phản ứng này dao động từ 66–73% phụ thuộc vào ảnh hƣởng của các phản ứng phụ: S R3 R5 N + NH N X R4 R5 R1 S R1 N R4 R2 N N R2 R3 X= Cl; OAnk; SAnk; NH2(C=S)S; (ROOC)S 1.2.1.4. Phản ứng của cyanohydrazin với hydrosulfide R5 R5 R3 N H2S N R4 CN R4 S H N N N H R3 Phản ứng này cho ta dẫn xuất mono hoặc dithiosemicarbazid. 1.2.1.5. Phản ứng tổng hợp dẫn xuất di- và trithiosemicarbazid từ các amin Phản ứng đi qua hai bƣớc: Bƣớc đầu, ta thực hiện phản ứng của amin với 1,2,4-triazolyl hoặc bis(imidazoyl)methylthion trong dung môi diclorometan ở nhiệt độ phòng. Ở bƣớc 2 ta cho sản phẩm này tác dụng với dẫn xuất của hydrazin trong dung môi diclorometan, khi đó thiosemicarbazid sẽ đƣợc tạo thành. S X + X R1 NH R2 + R5 N R3 NH R5 R4 R4 S R1 N N R3 X= Cl; OAnk; SAnk; NH2(C=S)S; (ROOC)S 1.2.2. Tính chất của thiosemicarbazid[32,13,17] 9 N R2 Luận văn Thạc sĩ khoa học Quách Thị Thanh Vân 1.2.2.1. Phản ứng với các aldehyd CHO Cl H2N C NH NH2 + C2H5OH CH CH 3COOH S N NH C NH2 + H2O S Cl 1.2.2.2. Phản ứng đóng vòng của thiosemicarbazid tạo thiadiazole Hai tác nhân hay đƣợc dùng trong phản ứng đóng vòng của thiosemicarbazid và dẫn xuất của chúng để tạo vòng thiadiazole là CS2 và TMTD (Tetramethylthiuram disulfide). Phản ứng của thiosemicarbazid với CS2 đã đƣợc nghiên cứu vào năm 1956. Đây là phƣơng pháp cổ điển để tổng hợp dẫn xuất 2-mecapto-1,3,4-thiadiazole. Phản ứng đƣợc thực hiện trong 17 giờ ở nhiệt độ 70-80C, hiệu suất đạt 93%. Nếu phản ứng diễn ra trong môi trƣờng kiềm yếu thì sản phẩm mong muốn tạo thành chỉ với hiệu suất 50%. Sản phẩm trung gian đƣợc tạo thành là (H2N-NH-CS)2S cần có acid mạnh mới chuyển hoá thành dẫn xuất thiadiazole. Còn nếu trong môi trƣờng kiềm mạnh, phản ứng sẽ xảy ra trong một bƣớc. Phƣơng trình phản ứng nhƣ sau: R NH C NH NH2+ CS 2 N + NaOH + R NH S N NaHS + H2O SNa S H+ N R NH N S SH Tetramethylthiuram disulfide (TMTD) hay thiram, là chất xúc tiến lƣu hoá cao su, có giá thành rẻ, khó bay hơi, ít gây ô nhiễm môi trƣờng, là tác nhân rất tốt để tổng hợp các dẫn xuất 2-mecapto-1,3,4-thiadiazole. TMTD đƣợc điều chế bằng cách ôxi hoá muối natri của acid N-alkyl dithiocarbamic với các chất oxy hoá nhƣ hydropeoxide, natri nitrit.... Sơ đồ phản ứng nhƣ sau: R NH C SNa oxi ho¸ R NH C S S S S C R S Phản ứng của các thiosemicarbazid và TMTD xảy ra theo phƣơng trình sau: 10