Tài liệu Tổng hợp và tính chất của vài hợp chất Per-O-Acetylglycopyranosyl Thiosemicarbazon của Isatin thế

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN  NGUYỄN THỊ KIM GIANG TỔNG HỢP VÀ TÍNH CHẤT CỦA MỘT SỐ HỢP CHẤT PER-O-ACETYLGLYCOPYRANOSYL THIOSEMICARBAZON CỦA ISATIN THẾ LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC HÀ NỘI - 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN  NGUYỄN THỊ KIM GIANG TỔNG HỢP VÀ TÍNH CHẤT CỦA MỘT SỐ HỢP CHẤT PER-O-ACETYLGLYCOPYRANOSYL THIOSEMICARBAZON CỦA ISATIN THẾ Chuyên ngành: Hóa Hữu cơ Mã số: 62440114 LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC Người hướng dẫn khoa học: GS.TS Nguyễn Đình Thành HÀ NỘI - 2014 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu trình bày trong luận án là trung thực và chưa được công bố ở bất kỳ một công trình nào khác. Tác giả Nguyễn Thị Kim Giang -i- LỜI CẢM ƠN Với lòng kính trọng và biết ơn, em xin chân thành cảm ơn GS.TS Nguyễn Đình Thành, người đã giao đề tài và hướng dẫn em trong suốt thời gian thực hiện luận án. Tôi xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo Viện H57-Tổng cục IV-BCA, lãnh đạo P2-H57 cùng toàn thể cán bộ P2-H57 đã luôn động viên, tạo điều kiện để tôi hoàn thành luận án nàỵ Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô trong bộ môn Hoá Hữu cơ, các anh chị và các bạn trong phòng Tổng hợp Hữu cơ I đã luôn tạo điều kiện, độngviên, trao đổi và giúp đỡ em trong thời gian thực hiện luận án nàỵ Hà Nội, ngày 15 tháng 10 năm 2013 Học viên Nguyễn Thị Kim Giang -ii- MỤC LỤC MỤC LỤC ..................................................................................................................1 MỤC LỤC CÁC BẢNG VÀ SƠ ĐỒ TRONG LUẬN ÁN ....................................7 MỤC LỤC CÁC HÌNH TRONG LUẬN ÁN .......................................................10 CÁC KÍ HIỆU VIẾT TẮT .....................................................................................11 MỞ ĐẦU ..................................................................................................................12 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ...................................................................................14 1. 1. TỔNG QUAN VỀ ISATIN ....................................................................14 1.1.1. Phương pháp tổng hợp .........................................................................14 1.1.2. Tính chất hoá học của isatin .................................................................22 1.2. TỔNG QUAN VỀ THIOSEMICARBAZID ..........................................32 1.2.1. Tổng hợp thiosemicarbazid ..................................................................32 1.2.2. Tính chất của thiosemicarbazid ............................................................34 1.3. TỔNG QUAN VỀ THIOSEMICARBAZON.........................................36 1.3.1. Phản ứng với acid monocloroacetic và acid 3-bromopropionic ..........36 1.3.2. Phản ứng với acid thioglycolic.............................................................37 1.3.3. Phản ứng với cloroacetyl cloride và 1,3-dicloroaceton........................37 1.3.4. Phản ứng với phenacyl bromid ............................................................37 1.3.5. Phản ứng với anhydrid acetic ...............................................................37 1.3.6. Phản ứng với anhydrid maleic .............................................................38 1.3.7. Phản ứng tạo azin .................................................................................38 1.3.8. Phản ứng tạo phức với kim loại chuyển tiếp ........................................38 CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..................................................39 2.1. PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP HỮU CƠ ...............................................39 2.2. PHƯƠNG PHÁP TINH CHẾ VÀ KIỂM TRA ĐỘ TINH KHIẾT........39 2.3. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH CẤU TRÚC .........................................39 2.3.1. Phổ IR ...................................................................................................40 2.3.2. Phổ NMR..............................................................................................40 2.3.3. Phổ MS .................................................................................................40 2.4. THĂM DÒ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA CÁC HỢP CHẤT ĐÃ TỔNG HỢP ...............................................................................................................41 2.4.1. Thăm dò hoạt tính kháng vi sinh vật ....................................................41 2.4.2. Thăm dò khả năng bắt gốc tự do DPPH ...............................................42 CHƯƠNG 3. THỰC NGHIỆM .............................................................................44 3.1. TỔNG HỢP MỘT SỐ ISATIN THẾ ......................................................45 3.1.1.Tổng hợp isatin thế bằng phản ứng Sandmeyer ....................................45 3.1.2. Tổng hợp các isatin thế bằng phản ứng thế S E của isatin ....................46 3.2.3. Tổng hợp isatin thế bằng phản ứng N-alkyl hóa isatin ........................48 -1- 3.2. TỔNG HỢP N-(TETRA-O-ACETYL-β-D-GLYCOPYRANOSYL)THIOSEMICARBAZID ...........................................................................................50 3.2.1. Tổng hợp tetra-O-acetyl-α-D-glycopyranosyl bromid .........................50 3.2.2. Tổng hợp tetra-O-acetyl-β-D-glycopyranosyl isothiocyanat ...............51 3.2.3. Tổng hợp N-(tetra-O-acetyl-β-D-glycopyranosyl)thiosemicarbazid ...51 3.3. TỔNG HỢP CÁC HỢP CHẤT ISATIN N-(TETRA-O-ACETYL-β-DGLUCOPYRANOSYL)THIOSEMICARBAZON ..................................................52 3.3.1. Tổng hợp 5-fluoroisatin N-(tetra-O-acetyl-β-D-glucopyranosyl)thiosemicarbazon (7a) ...............................................................................................53 3.3.2. Tổng hợp 5-cloroisatin N-(tetra-O-acetyl-β-D-glucopyranosyl)thiosemicarbazon (7b) ...............................................................................................53 3.3.3. Tổng hợp 5-bromoisatin N-(tetra-O-acetyl-β-D-glucopyranosyl)thiosemicarbazon (7c) ...............................................................................................53 3.3.4. Tổng hợp 5-iodoisatin N-(tetra-O-acetyl-β-D-glucopyranosyl)thiosemicarbazon (7d) ...............................................................................................54 3.3.5. Tổng hợp isatin N-(tetra-O-acetyl-β-D-glucopyranosyl)thiosemicarbazon (7e) ...............................................................................................54 3.3.6. Tổng hợp 5-methylisatin N-(tetra-O-acetyl-β-D-glucopyranosyl)thiosemicarbazon (7f)................................................................................................54 3.3.7. Tổng hợp 7-methylisatin N-(tetra-O-acetyl-β-D-glucopyranosyl)thiosemicarbazon (7g) ...............................................................................................54 3.3.8. Tổng hợp 5-isopropylisatin N-(tetra-O-acetyl-β-D-glucopyranosyl)thiosemicarbazon (7h) ...............................................................................................54 3.3.9. Tổng hợp 5-nitroisatin N-(tetra-O-acetyl-β-D-glucopyranosyl)thiosemicarbazon (7i) ................................................................................................54 3.3.10. Tổng hợp 5-cloro-7-nitroisatin N-(tetra-O-acetyl-β-Dglucopyranosyl)- thiosemicarbazon (7k) ..................................................................55 3.3.11. Tổng hợp 5-bromo-7-nitroisatin N-(tetra-O-acetyl-β-Dglucopyranosyl)thiosemicarbazon (7l) ......................................................................55 3.3.12. Tổng hợp 5,7-dibromoisatin N-(tetra-O-acetyl-β-D-glucopyranosyl)thiosemicarbazon (7m) ..............................................................................................55 3.3.13. Tổng hợp N-methylisatin N-(tetra-O-acetyl-β-D-glucopyranosyl)thiosemicarbazon (7n) ...............................................................................................55 3.3.14. Tổng hợp N-ethylisatin N-(tetra-O-acetyl-β-D-glucopyranosyl)thiosemicarbazon (7o) ...............................................................................................55 3.3.15. Tổng hợp N-i-propylisatin N-(tetra-O-acetyl-β-D-glucopyranosyl)thiosemicarbazon (7p) ...............................................................................................55 3.3.16. Tổng hợp N-n-butylisatin N-(tetra-O-acetyl-β-D-glucopyranosyl)thiosemicarbazon (7q) ...............................................................................................56 3.3.17. Tổng hợp N-i-butylisatin N-(tetra-O-acetyl-β-D-glucopyranosyl)thiosemicarbazon (7r)................................................................................................56 -2- 3.3.18. Tổng hợp N-allylisatin N-(tetra-O-acetyl-β-D-glucopyranosyl)thiosemicarbazon (7s) ..............................................................................................56 3.3.19. Tổng hợp N-benzylisatin N-(tetra-O-acetyl-β-D-glucopyranosyl)thiosemicarbazon (7t) ................................................................................................56 3.3.20. Tổng hợp N-phenethylisatin N-(tetra-O-acetyl-β-D-glucopyranosyl)thiosemicarbazon (7u) ...............................................................................................56 3.4. TỔNG HỢP CÁC HỢP CHẤT ISATIN N-(TETRA-O-ACETYL-β-DGALACTOPYRANOSYL)THIOSEMICARBAZON .............................................57 3.4.1. Tổng hợp 5-cloroisatin N-(tetra-O-acetyl-β-D-galactopyranosyl)thiosemicarbazon (8b) ...............................................................................................57 3.4.2. Tổng hợp 5-bromoisatin N-(tetra-O-acetyl-β-D-galactopyranosyl)thiosemicarbazon (8c) ...............................................................................................58 3.4.3. Tổng hợp isatin N-(tetra-O-acetyl-β-D-galactopyranosyl)thiosemicarbazon (8e) ...............................................................................................58 3.4.4. Tổng hợp 5-methylisatin N-(tetra-O-acetyl-β-D-galactopyranosyl)thiosemicarbazon (8f)................................................................................................58 3.4.5. Tổng hợp 7-methylisatin N-(tetra-O-acetyl-β-D-galactopyranosyl)thiosemicarbazon (8g) ...............................................................................................58 3.4.6. Tổng hợp 5-isopropylisatin N-(tetra-O-acetyl-β-D-galactopyranosyl)thiosemicarbazon (8h) ...............................................................................................58 3.4.7. Tổng hợp 5-nitroisatin N-(tetra-O-acetyl-β-D-galactopyranosyl)thiosemicarbazon (8i) ................................................................................................58 3.4.8. Tổng hợp 5,7-dibromoisatin N-(tetra-O-acetyl-β-D-galactopyranosyl)thiosemicarbazon (8m) ..............................................................................................59 3.4.9. Tổng hợp N-methylisatin N-(tetra-O-acetyl-β-D-galactopyranosyl)thiosemicarbazon (8n) ...............................................................................................59 3.4.10. Tổng hợp N-ethylisatin N-(tetra-O-acetyl-β-D-galactopyranosyl)thiosemicarbazon (8o) ...............................................................................................59 3.4.11. Tổng hợp N-n-propylisatin N-(tetra-O-acetyl-β-D-galactopyranosyl)thiosemicarbazon (8p) ...............................................................................................59 3.4.12. Tổng hợp N-n-butylisatin N-(tetra-O-acetyl-β-D-galactopyranosyl)thiosemicarbazon (8q) ...............................................................................................59 3.4.13. Tổng hợp N-isobutylisatin N-(tetra-O-acetyl-β-D-galactopyranosyl)thiosemicarbazon (8r)................................................................................................59 3.4.14. Tổng hợp N-allylisatin N-(tetra-O-acetyl-β-D-galactopyranosyl)thiosemicarbazon (8s) ...............................................................................................60 3.4.15. Tổng hợp N-benzylisatin N-(tetra-O-acetyl-β-D-galactopyranosyl)thiosemicarbazon(8t) .................................................................................................60 3.4.16. Tổng hợp N-phenethylisatin N-(tetra-O-acetyl-β-Dgalactopyranosyl)thiosemicarbazon (8u) ..................................................................60 -3- 3.5. TỔNG HỢP MỘT SỐ HỢP CHẤT 3’-ACETYL-5’-[(TETRA-OACETYL-β-D-GLYCOPYRANOSYL)ACETAMIDO]-3’H-SPIRO[INDOLIN3,2’-[1,3,4]THIADIAZOL]-2-ON ............................................................................60 3.5.1. Tổng hợp 3’-acetyl-5’-[(tetra-O-acetyl-β-D-glucopyranosyl) acetamido]-3’H-spiro[indolin-3,2’-[1,3,4]thiadiazol]-2-on (9e) ..............................61 3.5.2. Tổng hợp 3’-acetyl-5’-[(tetra-O-acetyl-β-D-glucopyranosyl) acetamido]-1-methyl-3’H-spiro[indolin-3,2’-[1,3,4]thiadiazol]-2-on (9n) ..............61 3.5.3. Tổng hợp 3’-acetyl-5’-[(tetra-O-acetyl-β-D-glucopyranosyl) acetamido]-1-ethyl-3’H-spiro[indolin-3,2’-[1,3,4]thiadiazol]-2-on (9o) .................61 3.5.4. Tổng hợp 3’-acetyl-5’-[(tetra-O-acetyl-β-D-glucopyranosyl) acetamido]-1-butyl-3’H-spiro[indolin-3,2’-[1,3,4]thiadiazol]-2-on (9q) .................61 3.5.5. Tổng hợp 3’-acetyl-5’-[(tetra-O-acetyl-β-D-glucopyranosyl) acetamido]-1-benzyl-3’H-spiro[indolin-3,2’-[1,3,4]thiadiazol]-2-on (9t) ................62 3.5.6. Tổng hợp 3’-acetyl-5’-[(tetra-O-acetyl-β-D-glucopyranosyl) acetamido]-1-phenethyl-3’H-spiro[indolin-3,2’-[1,3,4]thiadiazol]-2-on (9u) ..........62 3.5.7. Tổng hợp 3’-acetyl-5’-[(tetra-O-acetyl-β-D-galactopyranosyl)acetamido]-1-ethyl-3’H-spiro[indolin-3,2’-[1,3,4]thiadiazol]-2-on (10p) ...............62 3.5.8. Tổng hợp 3’-acetyl-5’-[(tetra-O-acetyl-β-D-galactopyranosyl)acetamido]-1-phenethyl-3’H-spiro[indolin-3,2’-[1,3,4]thiadiazol]-2-on (10u) ........62 3.6. TỔNG HỢP MỘT SỐ HỢP CHẤT 5’-[(TETRA-O-ACETYL-β-DGLYCO-PYRANOSYL)AMINO]-3’H-SPIRO[INDOLIN-3,2’-[1,3,4] THIADIAZOL]-2-ON...............................................................................................62 3.6.1. Tổng hợp 5’-[(tetra-O-acetyl-β-D-glucopyranosyl)amino]-5-nitro-3’Hspiro[indolin-3,2’-[1,3,4]thiadiazol]-2-on (11i) ........................................................63 3.6.2. Tổng hợp 5’-[(tetra-O-acetyl-β-D-galactopyranosyl)amino]-5-cloro3’H-spiro[indolin-3,2’-[1,3,4]thiadiazol]-2-on (12b) ...............................................64 3.6.3. Tổng hợp 5’-[(tetra-O-acetyl-β-D-galactopyranosyl)amino]-5-bromo3’H-spiro[indolin-3,2’-[1,3,4]thiadiazol]-2-on (12c)................................................64 3.6.4. Tổng hợp 5’-[(tetra-O-acetyl-β-D-galactopyranosyl)amino]-3’Hspiro[indolin-3,2’-[1,3,4]thiadiazol]-2-on (12e) .......................................................64 3.6.5. Tổng hợp 5’-[(tetra-O-acetyl-β-D-galactopyranosyl)amino]-7-methyl 3’H-spiro[indolin-3,2’-[1,3,4]thiadiazol]-2-on (12g) ...............................................64 3.6.6. Tổng hợp 5’-[(tetra-O-acetyl-β-D-galactopyranosyl)amino]-5isopropyl-3’H-spiro[indolin-3,2’-[1,3,4]thiadiazol]-2-on (12h) ...............................64 3.6.7. Tổng hợp 5’-[(tetra-O-acetyl-β-D-galactopyranosyl)amino]-1-ethyl3’H-spiro[indolin-3,2’-[1,3,4]thiadiazol]-2-on (12o) ...............................................64 3.6.8. Tổng hợp 5’-[(tetra-O-acetyl-β-D-galactopyranosyl)amino]-1-isobutyl3’H-spiro[indolin-3,2’-[1,3,4]thiadiazol]-2-on (12r) ................................................65 3.6.9. Tổng hợp 5’-[(tetra-O-acetyl-β-D-galactopyranosyl)amino]-1-allyl3’H-spiro[indolin-3,2’-[1,3,4]thiadiazol]-2-on (12s) ................................................65 3.6.10. Tổng hợp 5’-[(tetra-O-acetyl-β-D-galactopyranosyl)amino]-1-benzyl3’H-spiro[indolin-3,2’-[1,3,4]thiadiazol]-2-on (12t) ................................................65 -4- 3.7. TỔNG HỢP MỘT SỐ HỢP CHẤT ISATIN N-(β-DGLYCOPYRANOSYL)THIOSEMICARBAZON ..................................................65 3.7.1. Tổng hợp 5-fluoroisatin N-(β-D-glucopyranosyl)thiosemicarbazon (13a) ..........................................................................................................................66 3.7.2. Tổng hợp 5-iodoisatin N-(β-D-glucopyranosyl)thiosemicarbazon (13d) ............................................................................................................................66 3.7.3. Tổng hợp isatin N-(β-D-glucopyranosyl)thiosemicarbazon (13e) .......66 3.7.4. Tổng hợp 5-methylisatin N-(β-D-glucopyranosyl)thiosemicarbazon (13f) ...........................................................................................................................66 3.7.5. Tổng hợp 7-methylisatin N-(β-D-glucopyranosyl)thiosemicarbazon (13g) ..........................................................................................................................67 3.7.6. Tổng hợp 5-isopropylisatin N-(β-D-glucopyranosyl)thiosemicarbazon (13h) ..........................................................................................................................67 3.7.7. Tổng hợp 5-cloroisatin N-(β-D-galactopyranosyl)thiosemicarbazon (14b) ..........................................................................................................................67 CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .........................................................68 4.1. TỔNG HỢP MỘT SỐ DẪN XUẤT CỦA ISATIN ...............................68 4.1.1 Tổng hợp một số isatin thế ....................................................................68 4.1.2. Tổng hợp N-alkylisatin.........................................................................70 4.2. TỔNG HỢP TETRA-O-ACETYL-β-D-GLYCOPYRANOSYLISOTHIOCYANAT ..................................................................................................71 4.3. TỔNG HỢP N-(TETRA-O-ACETYL-β-D-GLYCOPYRANOSYL)THIOSEMICARBAZID ...........................................................................................72 4.4. TỔNG HỢP CÁC HỢP CHẤT ISATIN N-(TETRA-O-ACETYL-β-DGLYCOPYRANOSYL)THIOSEMICARBAZON ..................................................75 4.4.1. Tổng hợp các hợp chất isatin N-(tetra-O-acetyl-β-D-glucopyranosyl)thiosemicarbazon.......................................................................................................76 4.4.2. Tổng hợp các hợp chất isatin N-(tetra-O-acetyl-β-D-galactopyranosyl)thiosemicarbazon.......................................................................................................80 4.4.3. Phổ IR ...................................................................................................82 4.4.4. Phổ NMR..............................................................................................83 4.4.5. Phổ MS ...............................................................................................112 4.5. TỔNG HỢP MỘT SỐ HỢP CHẤT DÃY 3’-ACETYL-5’-[(TETRA-OACETYL-β-D-GLYCOPYRANOSYL)ACETAMIDO]-3’H-SPIRO[INDOLIN3,2’-[1,3,4]THIADIAZOL]-2-ON ..........................................................................118 4.5.1. Phổ IR .................................................................................................122 4.5.2. Phổ NMR............................................................................................123 4.5.3. Phổ MS ...............................................................................................133 4.6. TỔNG HỢP MỘT SỐ HỢP CHẤT 5’-[(TETRA-O-ACETYL-β-DGLYCOPYRANOSYL)AMINO]-3’H-SPIRO[INDOLIN-3,2’-[1,3,4]THIADIAZOL]-2-ON ......................................................................................................134 -5- 4.6.1. Phổ IR .................................................................................................137 4.6.2. Phổ NMR............................................................................................137 4.6.3. Phổ MS ...............................................................................................145 4.7. TỔNG HỢP MỘT SỐ HỢP CHẤT ISATIN N-(β-DGLYCOPYRANOSYL)THIOSEMICARBAZON ................................................145 4.7.1. Phổ IR .................................................................................................147 4.7.2. Phổ NMR............................................................................................148 4.7.3. Phổ MS ...............................................................................................157 4.8. HOẠT TÍNH SINH HỌC .....................................................................157 4.8.1. Hoạt tính sinh học của dãy isatin N-(tetra-O-acetyl-β-Dglucopyranosyl)thiosemicarbazon ..........................................................................157 4.8.2. Hoạt tính sinh học của dãy isatin N-(tetra-O-acetyl-β-Dgalactopyranosyl) thiosemicarbazon .......................................................................158 4.8.3. Hoạt tính sinh học của dãy N-alkylisatin N-(tetra-O-acetyl-β-D-glucopyranosyl)thiosemicarbazon ...................................................................................159 4.8.4. Hoạt tính sinh học của dãy N-alkylisatin N-(tetra-O-acetyl-β-Dgalactopyranosyl)thiosemicarbazon ........................................................................159 4.8.5. Hoạt tính sinh học của dãy 5’-[(tetra-O-acetyl-β-D-glycopyranosyl) amino]-3’H-spiro[indolin-3,2’-[1,3,4]thiadiazol]-2-on ..........................................160 4.8.6. Hoạt tính chống oxi hóa DPPH của dãy isatin N-(β-D-glycopyranosyl) thiosemicarbazon.....................................................................................................160 KẾT LUẬN ............................................................................................................167 KIẾN NGHỊ VỀ NHỮNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO ..................................169 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN .....................................................................................................170 TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................171 Tiếng Việt: ....................................................................................................171 Tiếng Anh: ....................................................................................................171 PHỤ LỤC ...............................................................................................................181 -6- MỤC LỤC CÁC BẢNG VÀ SƠ ĐỒ TRONG LUẬN ÁN Sơ đồ 1. Cơ chế phản ứng tổng hợp isatin theo Sandmeyer. .........................68 Bảng 4.1. Điểm nóng chảy, hiệu suất và số liệu phổ IR của một số hợp chất isatin thế đã tổng hợp ................................................................................................69 Bảng 4.2. Kết quả tổng hợp của một số N-alkylisatin ...................................71 Sơ đồ 2. Tổng hợp các hợp chất N-(tetra-O-acetyl-β-D-glucopyranosyl) thiosemicarbazon của các isatin thế (7a-u). ..............................................................77 Bảng 4.3. Kết quả tổng hợp các hợp chất isatin N-(tetra-O-acetyl-β-Dglucopyranosyl)thiosemicacbazon ............................................................................77 Bảng 4.4. Kết quả phổ IR các hợp chất isatin N-(tetra-O-acetyl-β-Dglucopyranosyl)thiosemicacbazon ............................................................................78 Bảng 4.5. Kết quả tổng hợp của các hợp chất N-alkylisatin N-(tetra-O-acetylβ-D-glucopyranosyl)thiosemicarbazon .....................................................................79 Bảng 4.6. Phổ IR của các hợp chất N-alkylisatin N-(tetra-O-acetyl-β-Dglucopyranosyl)thiosemicarbazon ............................................................................79 Sơ đồ 3. Sơ đồ tổng hợp dãy 8b-u. .................................................................80 Bảng 4.7. Hiệu suất, điểm nóng chảy và các dữ liệu phổ IR của các hợp chất isatin N-(tetra-O-acetyl-β-D-galactopyranosyl)thiosemicarbazon............................81 Bảng 4.8. Hiệu suất, điểm nóng chảy và phổ IR của các N-alkylisatin N(tetra-O-acetyl-β-D-galactopyranosyl)thiosemicarbazon .........................................82 Bảng 4.9. Các tương tác xa trong phổ HMBC của hợp chất (7e) ..................88 Bảng 4.10a. Số liệu phổ 1H NMR của isatin N-(tetra-O-acetyl-β-Dglucopyranosyl)thiosemicarbazon (7a-f) ..................................................................92 Bảng 4.10b. Số liệu phổ 1H NMR của isatin N-(tetra-O-acetyl-β-Dglucopyranosyl)thiosemicarbazon (7g-m) ................................................................93 Bảng 4.11a. Số liệu phổ 1H NMR của N-alkylisatin N-(tetra-O-acetyl-β-Dglucopyranosyl)thiosemicarbazon (7n-q) .................................................................95 Bảng 4.11b. Số liệu phổ 1H NMR của N-alkylisatin N-(tetra-O-acetyl-β-Dglucopyranosyl)thiosemicarbazon (7r-u) ..................................................................97 Bảng 4.12a. Số liệu phổ 1H NMR của isatin N-(tetra-O-acetyl-β-Dgalactopyranosyl)thiosemicarbazon (8b-f) ...............................................................99 Bảng 4.12b. Số liệu phổ 1H NMR của isatin N-(tetra-O-acetyl-β-Dgalactopyranosyl)thiosemicarbazon (8g-m) ............................................................100 -7- Bảng 4.13a. Số liệu phổ 1H NMR của N-alkylisatin N-(tetra-O-acetyl-β-Dgalactopyranosyl)thiosemicarbazon (8n-q) .............................................................101 Bảng 4.13b. Số liệu phổ 1H NMR của N-alkylisatin N-(tetra-O-acetyl-β-Dgalactopyranosyl)thiosemicarbazon (8r-u) .............................................................103 Bảng 4.14. Số liệu phổ 13C NMR của isatin N-(tetra-O-acetyl-β-Dglucopyranosyl)thiosemicarbazon (7a-m)...............................................................104 Bảng 4.15. Số liệu phổ 13C NMR của N-alkylisatin N-(tetra-O-acetyl-β-Dglucopyranosyl)thiosemicarbazon (7n-t) ................................................................106 Bảng 4.16. Số liệu phổ 13C NMR của isatin N-(tetra-O-acetyl-β-Dgalactopyranosyl)thiosemicarbazon (8b-m) ............................................................107 Bảng 4.17. Số liệu phổ 13C NMR của N-alkylisatin N-(tetra-O-acetyl-β-Dgalactopyranosyl)thiosemicarbazon (8n-u) .............................................................109 Sơ đồ 4. Sự phân cắt cơ bản của hợp chất isatin N-(tetra-O-acetyl-β-Dglycopyranosyl)thiosemicacbazon 7a-u và 8b-u. ....................................................112 Sơ đồ 5. Sự phân cắt của ion mảnh F 4 . ........................................................113 Bảng 4.18. Số liệu phổ ESI-MS của các hợp chất isatin N-(tetra-O-acetyl-βD-glycopyranosyl)thiosemicarbazon ......................................................................114 Bảng 4.19. Số liệu phổ EI-MS của các hợp chất N-alkylisatin N-(tetra-Oacetyl-β-D-glucopyranosyl)thiosemicarbazon ........................................................117 Sơ đồ 6. Tổng hợp dãy 3’-acetyl-5’-[(tetra-O-acetyl-β-D-glycopyranosyl) acetamido]-3’H-spiro[indolin-3,2’-[1,3,4]thiadiazol]-2-on. ...................................119 Sơ đồ 7. Cơ chế phản ứng tổng hợp dãy 9 và 10. ........................................121 Bảng 4.20. Hiệu suất, điểm nóng chảy của các hợp chất dãy (9) và (10) ....121 Bảng 4.21. Số liệu trong phổ IR của các hợp chất dãy (9) và (10) ..............122 Bảng 4.22. Các tương tác xa trong phổ HMBC của hợp chất 9u.................127 Bảng 4.23. Số liệu phổ 1H NMR của 3’-acetyl-5’-[(tetra-O-acetyl-β-Dglycopyranosyl)acetamido]-3’H-spiro[indolin-3,2’-[1,3,4]thiadiazol]-2-on ..........129 Bảng 4.24. Số liệu phổ 13C NMR của 3’-acetyl-5’-[(tetra-O-acetyl-β-Dglycopyranosyl)acetamido]-3’H-spiro[indolin-3,2’-[1,3,4]thiadiazol]-2-on ..........130 Bảng 4.25. Số liệu phổ ESI-MS của dãy 3’-acetyl-5’-[(tetra-O-acetyl-β-Dglycopyranosyl)acetamido]-3’H-spiro[indolin-3,2’-[1,3,4]thiadiazol]-2-on ..........133 Sơ đồ 8. Phương trình tổng hợp dãy 5’-[(tetra-O-acetyl-β-D-glycopyranosyl) amino]-3’H-spiro[indolin-3,2’-[1,3,4]thiadiazol]-2-on. .........................................134 Bảng 4.26. Hiệu suất và điểm nóng chảy của dãy 11 và 12.........................135 Bảng 4.27. Kết quả phổ IR của dãy 11 và 12...............................................136 -8- Sơ đồ 9. Cơ chế phản ứng tổng hợp dãy 11 và 12. ......................................136 Bảng 4.28. Các tương tác xa trong phổ HMBC của hợp chất 11i ...............140 Bảng 4.29. Số liệu phổ 1H NMR của dãy 5’-[(tetra-O-acetyl-β-Dglycopyranosyl)amino]-3’H-spiro[indolin-3,2’-[1,3,4]thiadiazol]-2-on ................142 Bảng 4.30. Số liệu phổ 13CNMR của dãy5’-[(tetra-O-acetyl-β-Dglycopyranosyl)amino]-3’H-spiro[indolin-3,2’-[1,3,4]thiadiazol]-2-on ................143 Bảng 4.31. Kết quả phân tích phổ ESI-MS của dãy 5’-[(tetra-O-acetyl-β-Dglycopyranosyl)amino]-3’H-spiro[indolin-3,2’-[1,3,4]thiadiazol]-2-on ................145 Sơ đồ 10. Tổng hợp isatin N-(β-D-glycopyranosyl)thiosemicarbazon ........146 Bảng 4.32. Kết quả tổng hợp của một số hợp chất isatin N-(β-Dglycopyranosyl)thiosemicarbazon ..........................................................................146 Bảng 4.33 . Các tương tác xa trong phổ HMBC của hợp chất 13e ..............151 Bảng 4.34a. Số liệu phổ 1H NMR của dãy hợp chất isatin N-(β-Dglycopyranosyl)thiosemicarbazon ..........................................................................153 Bảng 4.34b. Số liệu phổ 1H NMR của dãy hợp chất isatin N-(β-Dglycopyranosyl)thiosemicarbazon ..........................................................................154 Bảng 4.35. Số liệu phổ 13C NMR của dãy hợp chất isatin N-(β-Dglycopyranosyl)thiosemicarbazon ..........................................................................156 Bảng 4.36. Kết quả phân tích khối phổ của một số hợp chất N-(β-Dglycopyranosyl)thiosemicarbazon của isatin thế ....................................................157 Bảng 4.37. Kết quả thăm dò hoạt tính sinh học của một số isatin N-(tetra-Oacetyl-β-D-glucopyranosyl)thiosemicarbazon (7b-m) ............................................161 Bảng 4.38. Kết quả thăm dò hoạt tính sinh học của các isatin N-(tetra-Oacetyl-β-D-galactopyranosyl)thiosemicarbazon(8b-m) ..........................................162 Bảng 4.39. Kết quả thăm dò hoạt tính sinh học của các N-alkylisatin N-(tetraO-acetyl-β-D-glucopyranosyl)thiosemicarbazon (7n-u).........................................163 Bảng 4.40. Kết quả thăm dò hoạt tính sinh học dãy N-alkylisatin N-(tetra-Oacetyl-β-D-galactopyranosyl)thiosemicarbazon (8n-u) ........................................164 Bảng 4.41. Hoạt tính kháng khuẩn của 5’-[(tetra-O-acetyl-β-Dglycopyranosyl)amino]-3’H-spiro[indolin-3,2’-[1,3,4]thiadiazol] -2-on ...............165 Bảng 4.42. Kết quả thử hoạt tính chống oxy hóa DPPH của isatin N-(β-Dglycopyranosyl)thiosemicarbazon ..........................................................................166 -9- MỤC LỤC CÁC HÌNH TRONG LUẬN ÁN Hình 4.1. Phổ IR của dẫn xuất tetra-O-acetyl-β-D-glucopyranosyl isothiocyanat. ............................................................................................................72 Hình 4.2. Phổ IR của hợp chất N-(tetra-O-acetyl-β-D-glucopyranosyl)thiosemicarbazid (4). .................................................................................................74 Hình 4.3. Phổ 1H NMR của hợp chất N-(tetra-O-acetyl-β-D-glucopyranosyl)thiosemicarbazid (4). .................................................................................................74 Hình 4.4. Phổ 1H NMR của hợp chất N-(tetra-O-acetyl-β-D-galacto pyranosyl)thiosemicarbazid (5).................................................................................75 Hình 4.5. Phổ IR của hợp chất 7e. .................................................................83 Hình 4.6. Phổ 13C NMR của hợp chất 7e. ......................................................84 Hình 4.7. Phổ HSQC của hợp chất 7e. ...........................................................85 Hình 4.8. Phổ HMBC (phần đường) của hợp chất 7e. ...................................86 Hình 4.9. Phổ 1H NMR của hợp chất 7e. .......................................................87 Hình 4.10. Phổ 1H NMR của hợp chất 7b khi đo ở các khoảng thời gian khác nhau. ..........................................................................................................................90 Hình 4.11. Phổ COSY (hợp phần đường) của hợp chất 8m. .........................91 Hình 4.12. Phổ 1H NMR của N-acetylisatin N-(tetra-O-acetyl-β-Dglucopyranosyl)thiosemicarbazon. .........................................................................120 Hình 4.13. Phổ 13C NMR của hợp chất 9u. ..................................................124 Hình 4.14. Phổ HSQC (hợp phần đường) của hợp chất 9u..........................124 Hình 4.15. Phổ COSY (hợp phần đường) của hợp chất 9u..........................125 Hình 4.16a. Phổ HMBC (hợp phần đường) của hợp chất 9u. .....................126 Hình 4.16b. Phổ HMBC (hợp phần thơm) của hợp chất 9u. .......................126 Hình 4.17. Phổ 1H NMR của hợp chất 9u. ...................................................128 Hình 4.18. Phổ MS của hợp chất 9u. ...........................................................133 Hình 4.19. Phổ 13C NMR của hợp chất 11i. .................................................138 Hình 4.20. Phổ COSY của hợp chất 11i. .....................................................138 Hình 4.21. Phổ tương tác gần HSQC (hợp phần đường) của hợp chất 11i..139 Hình 4.22a. Phổ tương tác xa HMBC (hợp phần đường) của hợp chất 11i.139 Hình 4.22b. Phổ tương tác xa HMBC (hợp phần thơm) của hợp chất 11i. .140 Hình 4.23. Phổ 1H NMR của hợp chất 11i. ..................................................141 Hình 4.24. Phổ IR của hợp chất 13e. ...........................................................147 Hình 4.25. Phổ 13C NMR của hợp chất 13e. ................................................148 Hình 4.26. Phổ COSY của hợp chất 13e. .....................................................149 Hình 4.27. Phổ 1H NMR của hợp chất 13e. .................................................150 Hình 4.28. Phổ HSQC của hợp chất 13e. .....................................................150 Hình 4.29. Phổ HMBC (hợp phần isatin) của hợp chất 13e. .......................151 -10- CÁC KÍ HIỆU VIẾT TẮT η (%): Hiệu suất phản ứng (tính bằng tỷ số giữa khối lượng sản phẩm thu được và khối lượng sản phẩm tính theo lý thuyết) 13 1 C NMR: Phổ cộng hưởng từ hạt nhân carbon-13 (13C-Nuclear Magnetic Resonance) H NMR: Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (1H-Nuclear Magnetic Resonance) Ac 2 O: Anhydrid acetic COSY: Phổ tương quan 1H-1H (Correlated Spectroscopy) DCM: Dicloromethan DMF: Dimethylformamid DMSO: Dimethyl sulfoxid DMSO-d 6 : Dimethyl sulfoxid được deuteri hoá Đ nc : Điểm nóng chảy DPPH: 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl EI-MS:Phổ khối lượng ion hóa bằng dòng electron (Electron ionization Spectroscopy) ESI-MS: Phổ khối lượng ion hóa phun mù elcetron (Electrospray ionization Spectroscopy) Et: ethyl HMBC: Phổ tương tác xa 13C-1H (Heteronuclear Multiple Bond Coherence) HRMS: Phổ khối lượng phân giải cao (High Resolution Mass Spectrometry) HSQC: Phổ tương tác gần Correlation) 13 C-1H (Heteronuclear Single Quantum IR: Phổ hồng ngoại (Infrared Spectroscopy) Me: Methyl MS: Phổ khối lượng (Mass Spectrometry) MW: Microwave Py: Pyridin TL: Tài liệu TLC: Thin-layer chromatography (sắc ký lớp mỏng) TMTD: Tetramethylthiuram disunfua TN: Thực nghiệm -11- MỞ ĐẦU Thiosemicarbazon là lớp hợp chất đã được nghiên cứu về hoạt tính sinh học trong suốt thế kỷ 20 và cho đến những năm 50 các hợp chất này đã được sử dụng làm thuốc kháng lao, kháng bệnh phong, làm hợp chất ức chế ăn mòn kim loại; ứng dụng trong quang phổ hấp thụ nguyên tử, quang điện tử, sử dụng làm thuốc kháng virus [12], kháng ung thư [15]. Ngoài ra, các hợp chất này còn có khả năng tạo phức với nhiều kim loại, những phức chất này cũng có hoạt tính sinh học như hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm, kháng virut và chống ung thư v.v....[21, 54]. Isatin (1H-indol-2,3-dion) là một indol nội sinh được tìm thấy trong não của loài động vật có vú, mô ngoại biên và dịch của cơ thể. Hợp chất này đã được ghi nhận có nhiều hoạt tính quan trọng như khả năng kháng khuẩn, kháng nấm, kháng virut, chống co giật, kháng ung thư, chống sốt rét, chống viêm [64]. Trong hóa học isatin cũng là nguồn nguyên liệu để tổng hợp nên nhiều hợp chất dị vòng như quinolin, indol…Nhờ các tính chất quý như vậy, ngày nay nhiều dẫn xuất isatin đã được tổng hợp. Các dẫn xuất của monosaccaride cũng có nhiều hoạt tính sinh học đáng chú ý, đặc biệt khi trong phân tử của chúng có hệ thống liên hợp. Nguyên nhân các thiosemicacbazon của monosaccarit có hoạt tính sinh học cao là nhờ sự có mặt hợp phần phân cực của monosaccarit làm các hợp chất này dễ hoà tan trong các dung môi phân cực như nước, ethanol… Mặt khác, một số dẫn xuất của carbohydrate là hợp chất quan trọng có mặt trong nhiều phân tử sinh học như acid nucleic, coenzym, trong thành phần cấu tạo của một số virut, một số vitamin nhóm B. Do đó, các hợp chất này không những chiếm vị trí đáng kể trong y dược học mà nó còn đóng vai trò quan trọng trong nông nghiệp nhờ khả năng kích thích sự sinh trưởng, phát triển của cây trồng, ức chế sự phát triển hoặc diệt trừ cỏ dại, sâu bệnh. Dựa trên những hoạt tính đáng quý của isatin và các hợp chất monosaccaride, trong luận án này chúng tôi đã tiến hành tổng hợp và nghiên cứu tính chất các dẫn xuất isatin N-(tetra-O-acetyl-β-D-glycopyranosyl)- thiosemicarbazon khác nhau với mong muốn tạo ra dãy hợp chất mới có nhiều hoạt tính sinh học quý giá góp phần làm phong phú thêm nguồn nguyên liệu sản xuất -12- thuốc. Để thực hiện mục đích của luận án đưa ra, chúng tôi thực hiện các nhiệm vụ sau:  Tổng hợp một số chất đầu isatin thế, N-alkylisatin.  Tổng hợp dẫn xuất tetra-O-acetyl-α-D-glycopyranosyl bromid và chuyển hóa nó thành tetra-O-acetyl-β-D-glycopyranosylisothiocyanat.  Tổng hợp N-(tetra-O-acetyl-β-D-glycopyranosyl)thiosemicarbazid.  Tổng hợp một số dẫn xuất isatin N-(tetra-O-acetyl-β-D-glycopyranosyl)thiosemicarbazon.  Nghiên cứu phản ứng đóng vòng nội phân tử của một số dẫn xuất isatin (tetra-O-acetyl-β-D-glycopyranosyl)thiosemicarbazon với tác nhân anhydrid acetic, chất xúc tiến KBrO 3 /KBr/(COOH) 2 .2H 2 O.  Deacetyl hóa một số dẫn xuất isatin N-(tetra-O-acetyl-β-D-glycopyranosyl)thiosemicarbazon với natri methoxide.  Nghiên cứu cấu trúc của các dẫn xuất thiosemicarbazon, một số sản phẩm chuyển hóa bằng phương pháp vật lý hiện đại như phổ hồng ngoại, phổ cộng hưởng từ hạt nhân (1H NMR và 13C NMR) kết hợp với phổ 2 chiều như COSY, HMBC, HSQC và phổ khối lượng.  Thử hoạt tính sinh học của một số hợp chất isatin N-(tetra-O-acetyl-β-Dglycopyranosyl)thiosemicarbazon đã tổng hợp với một số vi khuẩn và nấm.  Thử hoạt tính chống oxi hóa DPPH của một số hợp chất isatin N-(β-Dglycopyranosyl)thiosemicarbazon. -13- CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1. 1. TỔNG QUAN VỀ ISATIN Isatin (1H-indol-2,3-dion), được biết đến lần đầu tiên vào năm 1841, là sản phẩm khi Erdman và Laurent thực hiện phản ứng oxy hoá indigo bằng acid nitric và acid cromic [10]. 4 5 3 O 2 6 7 O N1 H Isatin và các dẫn chất của nó là một trong rất nhiều dãy chất hữu cơ được nghiên cứu hệ thống về mặt hóa học và tác dụng dược lý. Nhiều công trình nghiên cứu trên thế giới từ trước đến nay đã cho thấy các dẫn chất của isatin có tác dụng dược lý đa dạng như kháng virus, kháng khuẩn, kháng nấm, chống phân bào, ức chế men MAO (monoamin oxid), kháng lao….Ví dụ như năm 1954, nhà nghiên cứu Nhật Bản Ochimura S.K và các cộng sự đã tổng hợp và thử tác dụng chống lao của một số dẫn xuất hydrazon của isatin. Ngày nay, một số loại quả như mơ, mận mà trong thành phần có chứa isatin được y học khuyên dùng để hỗ trợ điều trị hệ tiêu hóa. 1.1.1. Phương pháp tổng hợp 1.1.1.1. Từ indigo Isatin được tổng hợp lần đầu tiên vào năm 1841 bởi 2 nhà khoa học là Erdman và Laurent từ phản ứng oxy hóa indigo bằng acid nitric và acid cromic. O N H H N O + 2O3 - 2O2 O O N H 1.1.1.2. Tổng hợp isatin theo Sandmeyer Đây là phương pháp đầu tiên được sử dụng để tổng hợp isatin và nhanh chóng được sử dụng rộng rãi. Phản ứng này bao gồm hai giai đoạn: - Đầu tiên cho anilin phản ứng với chloral hydrat và hydroxylamin hydroclorid trong dung dịch natri sulfat thu được isonitrosoacetanilid. N OH CCl 3CHO; NH2OH NH2 Na2SO 4 -14- N H O - Sau khi sản phẩm isonitrosoacetanilid được tách ra đem xử lý với acid sulfuric đặc thu được isatin với hiệu suất >75% [73]. O N OH H2SO 4 O O N H N H Phương pháp này cũng được áp dụng tốt cho các dẫn xuất anilin chứa nhóm hút electron như 2-fluoroanilin và một số amin dị vòng như 2-aminophenoxathin. Sở dĩ phương pháp này được ứng dụng nhiều trong hóa học tổng hợp isatin và dẫn xuất vì nó có nhiều thuận lợi về mặt kinh tế như tác nhân phản ứng rẻ tiền nhưng vẫn cho kết quả tốt và hiệu suất phản ứng tổng hợp khá cao. Bên cạnh những ưu điểm của phương pháp này, Jnaneshwara và cộng sự [39, 40] cũng đã phát hiện ra những hạn chế của phương pháp như: Điều kiện phản ứng khắc nghiệt, phản ứng sẽ thất bại với các nhóm thế có khả năng cho electron, thường tạo thành hỗn hợp các đồng phân regio, hiệu suất phản ứng không cao. Tuy nhiên những thiếu sót này có thể được khắc phục bằng cách tiến hành phản ứng trong lò vi sóng. Bên cạnh đó phương pháp còn có một số nhược điểm khác như [73]: - Sử dụng phương pháp này để tổng hợp các N-alkylisatin từ các Nalkylanilin tương ứng cho hiệu suất thấp. Ví dụ, tổng hợp N-methylisatin từ Nmethylanilin cho hiệu suất 22%. - Không áp dụng được với dẫn xuất o-hydroxy hoặc o-alkoxyanilin. Để khắc phục nhược điểm này, người ta đã tiến hành tổng hợp isonitrosoacetanilid theo phương pháp sau: NH2 R OMe O OMe NH Cl Cl R Cl Pyridin O Me2N NMe2 OMe NH R O OMe 1.H3O + NO + 2.NH2OH -15- NO NH R N O OH - Sự tạo thành HCN trong quá trình phản ứng được phát hiện nhờ giấy thử xanh Pruss bằng cách thêm sắt (II) sulfat và NaOH. Nồng độ của HCN xác định được trong dung dịch tạo thành trong quá trình điều chế isonitrosoacetanilid khoảng 100 đến 200 ppm. Cơ chế hình thành HCN như sau: NOH OH Cl OH Cl Cl NH2OH Cl -2H2O Cl Cl 3C Cl - + H3O + CH =NOH + OH - HCN + H2O 2 CHCl 3 Vào năm 1997, Garden S.J. và các cộng sự đã cải tiến phương pháp Sandmeyer bằng cách thêm dung môi ethanol tạo hệ đồng dung môi thay cho một dung môi như trước đây để làm tăng độ tan của anilin [29]. Phương pháp cải tiến này được áp dụng để tổng hợp 4,6-dibromisatin với hiệu suất 85%, đây là một chìa khóa quan trọng trong tổng hợp sản phẩm convolutamydine A [40] và tổng hợp một số dẫn xuất isatin từ các hợp chất anilin có tính quang hoạt với hiệu suất đạt từ 9799%. - Các dẫn xuất anilin thế meta chuyển hóa thường cho cho 2 đồng phân 4- và 6-isatin, ví dụ dùng 3-bromo-4-methoxyanilin thu được 4-bromo-5-methoxyisatin (27%) và 6-bromo-5-methoxyisatin (63%). Hai đồng phân này có thể phân tách bằng cách hòa vào dung dịch NaOH 0,5M để chuyển sang muối natri isatinat tương ứng. Sau đó điều khiển quá trình acid hóa để phản ứng đóng vòng diễn ra chậm khi đó sẽ thu được hai đồng phân isatin tương ứng ở 2 giá trị pH khác nhau: Br MeO ONa Br O O O O N H Br MeO MeO O N H NH2 O O MeO O Br O 4,5 - Xem thêm -