Tài liệu Tổng hợp một số dẫn chất của 5- Fluoroisatin và thăm dò tác dụng sinh học

B ộ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC D ư ợ c HÀ NỘI ĐỖ THỊ THANH MAI TỔNG HỢP MỘT SỐ DẪN CHẤT c ủ a 5-FLUOROISATIN VÀ THĂM DÒ TÁC DỤNG SINH HỌC KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP D ư ợ c s ĩ ĐẠI HỌC KHÓA 59 (2004 - 2009) - Người hướng dẫn : TS. T rần Viết Hùng TS. Đinh Thị Thanh Hải - Nơi thực hiện : Bộ môn Hóa hữu cơ - Thòi gian thực hiện : 02/2009 - 05/2009 T iiir A iE V V . j o / 't HÀ NỘI, THÁNG 5 NĂM 2009 m LỜI CẢM ƠN Sau một thă gian làm việc khẩn trương, được sự giúp đỡ tận tình của thầy cồ giáo, gia đình và bạn bè, tôi đã hoàn thành luận văn tốt nghiệp “ Tổng hợp một số dẫn chất của 5-fluoroisatìn và thăm dỏ tác dụng sinh học”. Tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới hai thầy cô giáo: TS. Trần Viết Hùng TS. Đinh Thị Thanh Hải đã tận tình hướng dẫn tôi trong suốt thời gian nghiên cứu thực hiện luận văn tốt nghiệp này. Đồng thời, tôi cũng xin được gửi lời cảm ơn chân thành tới, TS. Nguyễn Thị Kiều Anh (Phòng Thí nghiệm Trung tâm - Trường Đại học Dược Hà Nội), ThS. Lê Tuấn Anh (Phòng Thí nghiệm Hoá vật liệu - Khoa Hoá học - Trường ĐHKHTN - ĐHQGHN), TS. Lê Mai Hương, Ths. Trần Thị Như Hằng (Phòng Sinh học thực nghiệm - Viện Hoá học các hợp chất thiên nhiên - Viện Khoa học & Công nghệ Việt Nam), các cán bộ phòng phân tích cấu trúc (Viện Hoá học - Viện Khoa học & Công nghệ Việt Nam) đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi thực hiện luận văn này. Tôi cũng xin được gửi lời cảm ơn đến các thầy cô, kỹ thuật viền bộ môn Hoá hữu cơ, các thầy cô trong trường, các phòng ban, thư viện đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành luận văn này. Cuối cùng, tôi xin cảm ơn gia đình và bạn bè đã động viên giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện luận văn tốt nghiệp này! Tôi xin chân thành cẩm ơn! Hà Nội, ngày 15 tháng 5 năm 2009 Sinh viên Đỗ Thị Thanh Mai MỤC LỤC Trang DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH, s ơ Đổ ĐẶT VẤN ĐỂ................................................................................................ 1 Phần 1:TỔNG QUAN................................................................................. 2 1.1. Tác dụng sinh học của dẫn chất Isatin................................................. 2 1.1.1. Tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm, kháng lao.......................................... 2 1.1.2. Tác dụng kháng virus...............................................................................5 1.1.3. Tác dụng chống ung thư.......................................................................... 6 1.1.4. Tác dụng ức chế men monoaminooxydase.................................................7 1.1.5. Các tác dụng khác ............................................................................. 8 1.2. Các phương pháp tổng hợp ỉsatin và dẫn chất.....................................8 1.2.1. Các phương pháp tổng hợp dị vòng isatin...................................................8 1.2.2. Các phương pháp tổng hợp dẫn chất của isatin..........................................11 Phần 2: Đ ố l TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN c ứ u ................. 16 2.1. Nguyên liệu nguyên cứu...................................................................... 16 2.2. Thiết bị nghiên cứu.............................................................................. 16 2.3. Phương pháp nghiên cứu..................................................................... 17 Phần 3: THựC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ................................................. 18 3.1. Tổng hợp hoá học................................................................................ 18 3.1.1. Tổng hợp 5-fluoroisatin (1).....................................................................19 3.1.2. Tổng hợp dẫn chất ngưng tụ của 5-fluoroisatin với 2-thioxo-4thiazolidinon (2).............................................................................................. 20 3.1.3. Tổng hợp một số dẫn chất base di-Mannich của 5-(2’-oxo-5’-fluoro3’-indolinyliden)-2-thioxo-4-thiazolidinon(3,4)..................................................21 3.1.4. Tổng hợp một số dẫn chất base mono-Mannich của 5-(2’-oxo-5’-fluoro3’-indolinyliden)-2-thioxo-4-thiazolidinon (5,6,7,8)...........................................24 3.2. Kiểm tra độ tinh khiết và xác định cấu trúc.....................................31 3.2.1. Kiểm tra độ tinh khiết của các chất tổng hợp được.................................... 31 3.2.2. Xác định cấu trúc của các chất tổng hợp được...........................................31 3.3. Thử tác dụng sinh học..........................................................................35 3.3.1. Thử tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm.....................................................35 3.3.2. Thử hoạt tmh gây độc tế bào (Cytotoxicity assay)..................................... 38 3.4. Bàn luận................................................................................................39 3.4.1. Về tổng hợp hoá học...............................................................................39 3.4.2. Về xác định cấu trúc...............................................................................40 3.4.3. Về tác dụng sinh học..............................................................................45 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.................................................................... 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT CPU ; Số đơn vị khuẩn lạc (Colony forming unit) CTPT : Công thức phân tử DMF ; Dimethylformamid DMSO : Dimethylsulfoxyd EtOH : Ethanol Hep-G2 : Tế bào ung thư gan người IC50 ; Nồng độ ức chế 50% số tế bào (The 50% Inhibitory concentration) IR : Phổ hồng ngoại (Infrared spectroscopy) MIC ; Nồng độ ức chế tối thiểu (Minimum Inhibitory concentration) MS : Phổ khối lượng (Mass spectrometry) NMR : Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (Nuclear Magnetic resonance spectroscopy) PTL : Phân tử lượng (Khối lượng phân tử) Lu : Tế bào ung thư phổi ngưòi SKLM ; Sắc ký lớp mỏng : Nhiệt độ nóng chảy TMS ; Tetramethylsilan u v : Phổ tử ngoại (Ultraviolet spectroscopy) v sv : Visinhvât DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 3.1: Hiệu suất và một số hằng số vật lý của các chấttổng hợp được... 29 Bảng 3.2: Tóm tắt kết quả phân tích sắc ký lớp mỏng................................. 31 Bảng 3.3: Các dải hấp thụ đặc trưng trong phổ IR (em'*) của các chất tổng hợp được.................................................................32 Bảng 3.4: Số liệu phân tích phổ khối lượng của các chất tổng hợp được..... 33 Bảng 3.5: Số liệu phổ 'H-NMR và ‘^C-NMRcủa chất 2 ............................... 35 Bảng 3.6: Kết quả thử hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm........................... 37 Bảng 3.7; Kết quả thử hoạt tính kháng tế bào ung thư người........................39 DANH MỤC CÁC HÌNH, sơ Đ ồ Trang Hình 3.1 : Sơ đồ phân mảnh của chất 1.......................................................... 42 Hình 3.2: Sơ đồ phân mảnh của chất 2.......................................................... 43 Hình 3.3: Sơ đồ phân mảnh của chất 4..........................................................44 ĐẶT VÂN ĐỂ Từ xưa đến nay thuốc luôn chiếm một vị trí quan trọng trong vấn đề chăm sóc sức khoẻ cho con người. Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật và công nghệ, các thuốc sử dụng trong công tác phòng và chữa bệnh ngày càng có nhiều nguồn gốc khác nhau, trong đó các thuốc được tạo ra bằng phương pháp tổng hợp và bán tổng hợp đóng vai trò quan trọng. Trong lĩnh vực tổng hợp thuốc, để nhanh chóng tạo ra các thuốc mód, các nhà nghiên cứu thưòrng dựa trên cấu trúc của các chất đang được dùng làm thuốc hoặc các chất có tác dụng dược lý, có triển vọng để tạo ra các chất mới dự đoán có tác dụng tốt hơn, ít độc tính hơn và có hiệu quả hơn trong điều trị. Isatin và dẫn chất là một dãy chất hữu cơ đã được nghiên cứu một cách có hệ thống về hoá học cũng như về tác dụng sinh học. Nhiều công trình nghiên cứu công bố đã cho thấy các dẫn chất của Isatin có hoạt tính sinh học phong phú và đa dạng vói các tác dụng như: kháng khuẩn, kháng nấm, chống ung thư, kháng virus, kháng lao,... và nhiều tác dụng dược lý khác [2 - 13], [17], [18], [22], [23], [32], [34]. Trong số các dẫn chất của Isatin thì các dẫn chất 5halogenoisatin, trong đó có 5-fluoro isatin, dẫn chất base Mannich và dẫn chất ngưng tụ với 2-thioxo-4-thiazolidinon đã được chú ý nghiên cứu trong thòd gian gần đây và các kết quả nghiên cứu cho thấy chúng có hoạt tính sinh học rất đáng quan tâm. Vói mong muốn góp phần nghiên cứu các dẫn chất isatin, chúng tôi thực hiện đề tài “Tổng hợp một số dẫn chất của 5-fluoroisatin và thăm dò tác dụng sinh học” với hai mục tiêu chính sau đây: 1. Tổng họp 5-fluoroisatin và các dãn chất của chúng. 2. Thăm dò tác dụng sinh học (kháng khuẩn, kháng nấm và kháng các dòng tế bào ung thư người) của các chất tổng hợp được với hy vọng tìm được các chất có hoạt tính sinh học cao và có thể rút ra các nhận xét sơ bộ về mối liên quan cấu trúc - tác dụng của dãy dẫn chất này. Chúng tôi hy vọng đề tài này là một đóng góp nhỏ vào việc nghiên cứu, tìm kiếm những chất có hoạt tính sinh học cao thuộc dãy chất Isatin. P h ần l TỔNG QUAN 1.1. TÁC DỤNG SINH HỌC CỦA DẪN CHẤT c ủ a ISATIN Isatin và dẫn chất là một trong nhiều dãy chất hữu cơ đã được nghiên cứu có hệ thống về mặt hoá học cũng như tác dụng sinh học. Rất nhiều công trình nghiên cứu tổng hợp và thử tác dụng sinh học của các dẫn chất Isatin đã cho thấy chúng có tác dụng khá phong phú và đa dạng như kháng khuẩn, kháng nấm, kháng lao, kháng virus, chống phân bào, ức chế men monoaminooxydase (MAO)... 1.1.1. Tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm, kháng lao Tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm của các dẫn chất Isatin đã được nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu. Các nhà nghiên cứu Ấn Độ K. c. Joshi, V. N. Pathak, s. K. Jain [22] đã tổng hợp và nghiên cứu tác dụng kháng khuẩn của 15 dẫn chất fluor của isatin có công thức: X = 5 -F, 6-F X- Y = 0 , N - N H - C 6H5 Z = C 0 CH 2NR 2 ,C H 2 - / -N \ o \_y Thử tác dụng trên các chủng Escherichia coli và Staphylococcus aureus, cả 15 chất đều ức chế vi khuẩn ở nồng độ 8|0,g/ml. Một số chất có tác dụng ở nồng độ 4|a.g/ml. Các tác giả cũng đã rút ra nhận xét là tác dụng tăng khi nhóm thế của phần Phenylhydrazin là fluor (Y là =NNHC6H4F). 17 dẫn chất 5-iodo và 5-cloro của isatin đã được D. Maysinger và cộng sự [32] tổng hợp: N-NHR X = I,C1 R=HC0CH3, CH3, CSNH2 X = I, Cl NRR' = NHCH2 CH2 OH , N(CH2CH20H)2 , N(CH(CH3)2)2 N(CH2CH2C1)2 ,n o n Thử tác dụng trên 11 chủng vi khuẩn và 2 chủng nấm, nhiều chất có tác dụng mạnh. Trong số đó có các dẫn chất base Mannich diisopropylamino của dẫn chất 5-iodoisatin và 5-cloroisatin có MIC dưới 100|ag/ml. Các tác giả rút ra nhận xét là nhóm thế halogen ở vị trí 5 giữ vai trò quan trọng trong tác dụng kháng khuẩn (làm tăng tác dụng). Các tác giả A. c. Padhya và cộng sự [34] cũng đã tổng hợp và thử tác dụng của một số dẫn chất nitrofurfuryliden isatin hydrazon và thấy rằng chúng có tác dụng ức chế Staphylococcus aureus, Escherichia coli: _______ ,N - N =C H - -NO2 R- R = H, 5 -Br, 6-Cl R. s. Varma và w. L. Nobles [39], [40] đã nghiên cứu và công bố tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm của một số base Mannich của isatin có công thức như sau: R = H CH3, aR2 = o, NNHCSNH2 R, =N(CH3)2, / \ N o \ ___ / /■ -N V Năm 1989, s. Dilber [17] và cộng sự đã tổng hợp và khảo sát tác dụng kháng khuẩn của 9 dẫn chất isatin có công thức; COOR4 - Ri = H, CH3, C2H5 R2 = H, CH3 R3 = H CH3 R4 = C2H5, -C(CH3)3 , CH3 —CH2 -CH-CH3 Kết quả cho thấy có 8 chất có tác dụng vód Escherichia coli, 4 chất có tác dụng với Staphylococcus aureus. ở Việt Nam, Nguyễn Quang Đạt và cộng sự [3], [6] đã tổng hợp và thử tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm của nhiều dẫn chất isatin với các nhóm thế khác nhau ở vị trí 5 (-NO2, -Br) và các dẫn chất base Mannich, hydrazon, base Schiff: R = NƠ 2,Br R’= H,CH2RiR2 R" = o,= N - A r , = N -N H -A r Kết quả cho thấy nhiều dẫn chất có hoạt tính kháng khuẩn và kháng nấm Candida albicans, trong số đó đáng chú ý là các dẫn chất của 5-nitroisatin. Tác giả Trần Viết Hùng, Nguyễn Quang Đạt và cộng sự [7], [8] cũng đã tổng họfp và thử tác dụng sinh học của dẫn chất 5 -fluoroisatin thì thấy 5 -fluoro - 1 -morpholinomethylisatin, 5 -fluoro-l-piperinomethylisatin có tác dụng mạnh với 9 chủng vi khuẩn thử nghiệm và các base Mannich có tác dụng mạnh hơn so với các chất cùng dãy, ngoài ra chúng còn có tác dụng vód nấm Candida albicans. Tiếp theo đó vào năm 2000, các tác giả trên [9] tiếp tục nghiên cứu tổng hợp thăm dò tác dụng sinh học của 5 -bromo-l-morpholinomethylisatin và các dẫn chất của chúng thì thấy chúng có tác dụng mạnh với 8 chủng vi sinh vật thử nghiệm với nồng độ 1 mg/ml. Một tác dụng chống vi khuẩn được chú ý là tác dụng chống vi khuẩn lao. Nhiều thuốc chống lao có hiệu quả như rimifon, streptomycin, rifampicin đã được đưa vào sử dụng. Tuy nhiên, việc kháng lại các thuốc chống lao của vi khuẩn lao hiện nay đang ngày càng lớn, đặc biệt là hiện tượng kháng đa thuốc. Việc tìm kiếm các chất có khả năng chống lại vi khuẩn lao trong dãy isatin cũng đã được các nhà nghiên cứu quan tâm. Năm 1976, các tác giả A. B. Tomchin và cộng sự [38] đã thử tác dụng kháng lao của isonicotinoylhydrazon của isatin. Kết quả cho thấy chất này có tác dụng ức chế Mycobacterium tuberculosis ở nồng độ 2|j,g/ml. Đặc biệt tác dụng tốt cả vói chủng vi khuẩn lao đã kháng rimifon và streptomycin; N N -N H —C- II 0 Năm 2000, các tác giả Nguyễn Quang Đạt, Trần Viết Hùng cùng cộng sự [10] đã đi sâu nghiên cứu tác dụng kháng lao của một số dẫn chất 3-thio semicarbazon và isonicotinoylhydrazon của isatin và 5-halogenoisatin. Kết quả cho thấy 12 dẫn chất có tác dụng mạnh với trực khuẩn lao (MIC: 0,2 50|ig/ml) và các dẫn chất thế 5-bromo có tác dụng mạnh hơn các dẫn chất không thế. Trong đó chú ý nhất công thức một số chất có tác dụng với cả vi khuẩn lao đã kháng rimifon (MIC: 5|ag/ml): N -N H —C- N lí R = H , — CH2--N 0 — CH2-- N / \ \ / / \ > / \ 0 1.1.2. Tác dụng kháng virus Từ năm 1960, Methisazon, một dẫn chất P-thiosemicarbazon của Nmethyl isatin đã được dùng làm thuốc phòng bệnh đậu mùa và thành công này đã thúc đẩy các nhà khoa học tiếp tục nghiên cứu, tổng hợp một số thiosemicarbazon, base Mannich của isatin và dẫn chất: N -N H —C -N H 2 ■N ^o CH3 R. s. Varma và cộng sự [39] đã tổng hợp một số thiosemicarbazon của các dẫn chất base Mannich của isatin và thử tác dụng chống virus cúm và virus bại liệt. Nhiều chất đã có tác dụng với virus bại liệt. Trong đó N-piperidino methylisatin có tác dụng mạnh nhất: R-^ ^ R3 r = H , CH3, Br R3 = o , N N H C SN H 2 Nghiên cứu một số dẫn chất của isatin-3-thiosemicarbazon, p. w. Sadler [36] thấy rằng N-methyl và N-ethyl có tác dụng ức chế virus sarcom rous. Hai chất này cũng đã được tác giả thử tác dụng trên mô nuôi cấy, trên súc vật và trên lâm sàng. Về cơ chế tác dụng chống virus của các dẫn chất isatin chưa được nghiên cứu nhiều, song một số tác giả đã phát hiện ra cơ chế tác dụng của Isatin-3thiosemicarbazon là ức chế việc tổng hợp ADN của virus. 1.1.3. Tác dụng chống ung thư Việc tìm kiếm các chất tổng hợp có tác dụng chống ung thư được các nhà nghiên cứu chú ý nhằm tìm ra các hoá dược có tác dụng điều trị căn bệnh đang có chiều hướng gia tăng này. Nhiều dẫn chất của isatin, đặc biệt là các dẫn chất base Mannich cho thấy có tác dụng chống phân bào, chống khối u. Nhà nghiên cứu người Hoa Kỳ, F. D. Pop [35] đã tổng hợp và công bố tác dụng chống khối u của các dẫn chất 3-(o-nitrophenyl)hydrazon isatin. Các chất này kìm hãm sự phát triển của Carcinosarcoma walker 256: R' N -N H — ^ R’ = H ,C H 3 ,C H 3 C 0 O2N R = H , Halogen M. Morvin và cộng sự [33] đã thử tác dụng chống phân bào trên mô phân sinh thực vật của một số hợp chất base Mannich của isatin, và thấy rằng chất l-piperidinomethylisatin-3-acetylhydrazon là chất có tác dụng mạnh nhất: ^ N -N H -C 0 C H 3 Năm trong số các dẫn chất 5-(2-oxo-3-indolinyliden)thiazolidin-2,4-dion1,3-di-Mannich được N. H. Eshba và H. M. Salama [18] tổng hợp và được thử tác dụng trên tế bào bạch huyết P388 của chuột. Trong số các chất này thì dẫn chất có nhóm thế dimethylaminomethyl ở vị trí 3 của nhân thiazolidindion có hoạt tính chống ung thư cao nhất. Kết quả thử cũng cho thấy thế brom vào vị trí 5 của nhân isatin làm tăng hoạt tính chống ung thư. N-C H 2—NR1R2 'N I o CH2—NR1R2 Tại Việt Nam, Nguyễn Quang Đạt và cộng sự [2] đã tổng hợp và thử tác dụng chống phân bào trên mô phân sinh của rễ cây Raphanus satỉvus L. của một số dẫn chất hydrazon, base Mannich của 5-bromoisatin và 5-sulfamido isatin, các azomethin của 5-nitroisatin. Kết quả cho thấy chúng kìm hãm mô phân sinh thực vật khá cao. 1.1.4. Tác dụng ức chế monoamino-oxydase (MAO) Năm 1962, khi tiến hành so sánh indol với isatin, Mueller và cộng sự (dẫn theo [25]) thấy rằng isatin có tác dụng ức chế MAO trong dịch đồng nhất của gan lợn. A.Grinberg và cộng sự [21] đã tổng hợp 18 dẫn chất (là các dẫn chất Nmethyl, N-acetyl của isatin và các oxim của chúng), thử tác dụng trên ty lạp thể của gan lợn các tác giả rút ra nhận xét: ■ Khi thay thế nhóm p-carbonyl bởi nhóm oxim cũng như thay thế nguyên tử H của nhóm NH sẽ làm giảm hoạt tính ức chế MAO. ■ Dẫn chất ß-acethoxyimino có hoạt tính cao hofn dẫn chất ßmethoxyimino. ■ Khi phần nhân thơm được mở rộng sẽ làm tăng hoạt tính ức chế MAO. 1.1.5. Các tác dụng khác: Ngoài các tác dụng đã nêu ở trên, các dẫn chất isatin còn có nhiều tác dụng khác: an thần, chống co giật, chống viêm, điều trị suy nhược thần kinh, trị giun... 5-bromoisatin thử trên chuột có tác dụng giảm đau mạnh hơn aspirin ở liều 0,4g/kg. Nó cũng có tác dụng an thần ở liều 0,2g/kg [25] K.c. Joshi và cộng sự [25] khảo sát tác dụng trên hệ thần kinh trung ương và tác dụng giảm đau của một số base Mannich và base Schiff của các dẫn chất fluor của isatin. Kết quả cho thấy các chất có nhóm ceton tự do ở vị trí 2 và 3 có tác dụng ức chế thần kinh trung ương mạnh. Hoạt tính này giảm đi khi nhóm ceton ở vị trí 3 bị thay thế bỏd nhóm C=N và hoàn toàn biến mất khi nhóm ceton ở vị trí 2 bị thay thế tiếp bằng nhóm C=N. Các dẫn chất có 1 hoặc 2 nhóm ceton tự do có tác dụng giảm đau. LD50 của phần lóĩi các dẫn chất trên đều > 1000mg/kg. Một số dẫn chất thiosemicarbazon, 3-hydrazon, 3-aryl alkylimino của isatin được công bố có tác dụng chống co giật [25]. 1.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP ISATIN VÀ DẪN CHẤT 1.2.1. Các phương pháp tổng hợp dị vòng isatin 1.2.1.1. Oxy hoá Indigo: Isatin là một dị vòng có chứa nhân indol có công thức cấu tạo: H Isatin ( lH -in dol-2,3-dion ) Isatin là tên bắt nguồn từ cây chàm Châu Âu Isatis tinctorỉa do Laurent và Erdmant tìm ra năm 1841 (dẫn theo [20]). Các tác giả này đã tổng hợp Isatin bằng cách oxy hoá indigo với tác nhân oxy hoá là Na2Cĩ207. 8 Sơ đồ phản ứng như sau: [0 ] N a 2 C r2 0 7 /H 2 S 0 4 1.2.1.2. Tống hợp theo phản ứng Sandmayer 1903 [26], Sandmayer đã tìm ra 2 phương pháp tổng hợp isatin. Phản ứng Sandmayer 1903 là phương pháp đầu tiên của ông được thực hiện để tổng hợp isatin. Từ nguyên liệu ban đầu là diphenylthioure, cho tác dụng vói PbO tạo ra N, N’diphenylcarbodiimid, cho chất này tác dụng tiếp vói HCN tạo N, N’- diphenyl cyanoformamidin. Khử hoá tiếp bằng amoni Sulfid tạo thành thioamid. Khi đóng vòng thioamid bằng H2SO4 đặc ở nhiệt độ 75 - 100°c tạo thành isatin-2anilinyliden. Thuỷ phân isatin-2-anilinyliden cho isatin. PbO_ N=C=N-CéH5 N -C -N H -C ô H s H HCN (NH4)2S N-C6H5 o H2SO4 đặc 1^ ^ ^ HOH^ N' Ị' 'N -C ôH s H Isatin cũng có thể tổng hợp vód hiệu suất tốt mà không cần qua giai đoạn tạo thành thioamid bằng cách cho N, N’-diphenylcyanoformamidin tác dụng với AICI3 khan trong dung môi là benzen, clorobenzen, dicloroethan ở nhiệt đô 20 - 40°c. o [AICI3 ] ; C 6H6 'N' X o HOH 'N-C6H5 N' Ị' H H Trong phưong pháp này cần chú ý đến tạp chất vì isatin-2-anilinyliden nhận được theo phưcttig pháp Sandmayer 1903 thường chứa tạp chất lưu huỳnh. Tạp chất này được tách ra bằng cách chiết nhiều lần với dung môi carbon disulíid sôi. I.2.I.4. Tổng hợp theo phản ứng Sandmayer 1919 [26]: Năm 1919, Sandmayer đã đưa ra một phương pháp để tổng hợp isatin và dẫn chất. Đây là phương pháp đơn giản, dễ thực hiện và thường được ứng dụng trong thực tế. Quá trình tổng hợp đi qua hai giai đoạn: - Giai đoạn 1: Tạo isonitrosoacetanilid bằng cách đun nóng amin thơm với cloral hydrat và hydroxylamin hydroclorid trong môi trường acid. - Giai đoạn 2: Đóng vòng isonitrosoacetanilid tạo isatin dưới tác dụng của H2SO4 đặc. - Sơ đồ phản ứng như sau: H. / ,N O H C' + Cl3CCH(OH)2 + NH2OH R- 'NH2 H2SO4 đặc 1.2.1.4. Tổng hợp theo phương pháp của Martìnet [26]: Isatin nhận được khi đun sôi (20 - 30 phút) arylamin bậc một hay bậc hai với este diethyl của acid mesoxalic trong acid acetic băng. Trong nhiều trường hợp sản phẩm được tạo thành với hiệu suất trung bình hoặc thấp. Tuy nhiên, phương pháp này vẫn được sử dụng, đặc biệt vói các isatin khó tổng hợp. 10 COOC2H5 c — COOC2H5 COOC2H5 OH - C2H5OH Một số dẫn chất isatin nhận được bằng phương pháp Martinet: 5-methyl và 5,7-dimethylisatin, 5-methoxyisatin, 6-ethylisatin, 5 và 6-phenylisatin, naphtyl-isatin-l,2 ,6-oxy và 8-oxynaphtylisatin-l,2 . 1.2.2. Các phương pháp tổng hợp dẫn chất của isatỉn H Từ cấu trúc phân tử của isatin cho thấy nhiều khả năng phản ứng chuyển hoá để tạo ra nhiều dẫn chất khác nhau của isatin, chủ yếu theo ba hưófng chính sau đây: Các dẫn chất tạo thành do phản ứng thế nguyên tử hydro của nhóm -NH. Các dẫn chất tạo thành do phản ứng thế ái điện tử của nhân benzen. Các dẫn chất tạo thành do phản ứng của nhóm carbonyl ở vị trí 3. I.2.2.I. Phẩn ứng thế ái điện tử vào nhân benzen. Các phản ứng thế ái điện tử vào nhân benzen của isatin thưcmg xảy ra ở vị trí 5 hoặc 7 , các phản ứng thưòỉng gặp như thế brom, thế nitro. 11 + Bro + HBr 1.2.2.2. Phẩn ứng ngưng tụ của isatin với 2 - thioxo - 4 - thiazolidinon 2 -thioxo-4-thiazolidinon có công thức cấu tạo như sau: o ^ 4— 3NH Nhóm methylen ở vị trí 5 trong nhân 2-thioxo-4-thiazolidinon hoạt động rất mạnh, nó có thể dễ dàng tham gia phản ứng ngưng tụ với dẫn chất nitroso, dẫn chất formamidin, các hợp chất có nhóm >c=0: ---- NH -H2O 'S '^ S Phản ứng ngưng tụ được tiến hành trong dung môi acid acetic băng, xúc tác natri acetat khan, đun hồi lưu trong 6 giờ. Chúng tôi đã sử dụng phản ứng này để tạo dẫn chất ngưng tụ của 5-fluoroisatin và 2-thioxo-4-thiazolidinon. - Cơ chế phản ứng: Phản ứng xảy ra theo 2 giai đoạn: +) Giai đoạn cộng hợp: Nhóm methylen ở vị trí 5 rất hoạt động, các nguyên tử hydro linh động có thể dễ dàng tách ra khỏi carbon khi có xúc tác kiềm hoặc anion B", hình thành nên tác nhân ái nhân mạnh. o p NH NH CH2 -) CH B' + HB (II) B = AcOAnion (II) sẽ tấn công vào carbon mang điện tích dương của nhóm carbonyl trong isatin và dẫn chất hình thành nên sản phẩm cộng hợp (IV): 12 o _) NH ,o otì NH ÇH N' I JCH—c o H N' H (III) (II) Ọ' (IV) Ion alcolat (IV) lại lấy một proton của HB để trả lại xúc tác B" : o. o NH- o' 1 CH—c ------1^ / 0 \ + HB + B' H +) Giai đoạn ngưng tụ (dehydrat): Dưới tác dụng proton, một phân tử nước bị loại ra tạo thành dây nối kép -NH o H HỌ ---- NH H-0 ^ V /^ S " ^ S "N - -H2O o Ï + H2O H o NH -H" + H" i H Quá trình dehyrat này xảy ra dễ dàng vì sản phẩm tạo thành có mức năng lượng thấp hơn. 1.2.23. Phản ứng Mannich: Định nghĩa: Phản ứng Mannich là phản ứng aminomethyl hoá hợp chất hữu cơ có nguyên tử hydro linh động bằng tác dụng của HCHO (hoặc các aldehyd khác) và amin bậc 1 hoặc bậc 2 hoặc NH3. Sơ đồ: Ri C -H + HCHO + Ri H N :^ -Ç — C H 2— n : R2 13 - H2O ■Ri