Khóa luận Tổng hợp một số dẫn xuất 7 - Hydroxy - 4 - methylcoumarin

galin, samidin O OO H O H3C H3C O CH3 H H3C Xanthogalin O OO OCOCH3 O H3C H3C O CH3 H3C Samidin 2.3.5 Nhóm 5:6 pyranocoumarin Nhóm này ít gặp trong cây. Chất alloxanthoxyletin và avicennin là ví dụ. Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Tiến Công SVTH: Nguyễn Thị Hồng Thái Trang 11 O O Avicennin Alloxanthoxyletin H3CO O H3C CH3 O OH3CO O H3C CH3 Trên đây là những nhóm chính, ngoài ra còn một số nhóm khác như: 3-phenylcoumarin, ví dụ chất scandenin có trong Derris scandens. Coumestan, ví dụ wedelolacton có trong cây Sài đất – Wedelia calendulacea 4-phenylcoumarin, ví dụ calophyllolid trong cây mù u – Calophyllum Chromonocoumarin, ví dụ frutinon A, B, C có trong vỏ rễ của một loài viễn chí – Polygala fruticosa Coumarinolignan, ví dụ jatrophin có trong cây dầu mè – Jatropha curcas Catechin coumarin, ví dụ phyllocoumarin trong cây Phyllocladus trichomanoides Bis-coumarin có cấu trúc do 2 phân tử coumarin nối với nhau theo dây nối C-C (5-8’, 3-7’, 6-8’, 3-8’) hoặc nối với nhau qua cầu oxy ở vị trí 3-7’, 7-8’) Triscoumarin có cấu trúc do 3 phân tử coumarin nối với nhau. Scandenin O O O OH OH H3COO O OH OH O OH Wedelolacton Calophyloid Frutinon A R1=R2=H Frutinon B R1=OMe, R2=H Frutinon C R1=H, R2=OH O O CO O H3CO O O O O R2 R1 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Tiến Công SVTH: Nguyễn Thị Hồng Thái Trang 12 Phyllocoumarin OO OH OH OHO O OO O H3CO OCH3 OCH3 Jatrophin Nếu đổi vị trí nhóm carbonyl với dị tố oxy trong benzo-α-pyron thì ta có isocoumarin, ví dụ hydrangenol có trong một số cây thuộc chi Hydrangea họ Thường sơn. 3. ĐẶC ĐIỂM VỀ CẤU TRÚC Qua hầu hết các chất thuộc các nhóm coumarin nói trên, ta luôn luôn thấy có nguyên tử oxy nối vào C-7 nên có thể coi tất cả các dẫn chất coumarin đều xuất phát từ umbelliferon. Coumarin thuộc nhóm các hợp chất phenol nhưng phần lớn các nhóm OH phenol được ether hóa bằng nhóm CH3 hay bằng một mạch terpenoid có từ 1-3 đơn vị isoprenoid. Trong tự nhiên, coumarin ít tồn tại dạng glycosid, nếu có thì mạch đường thường đơn giản, hay gặp là glucose, đôi khi là glucose-glucose hoặc glucosec-xylose. Trong nhóm dihydrofuranocoumarin và dihydropyranocoumarin người ta đã phân lập được nhiều dẫn chất acyl. Những dẫn chất acylcoumarin này trước đây thường bị bỏ qua trong quá trình chiết xuất vì rất dễ bị thủy phân, đặc biệt ở môi trường kiềm. Các acid tham gia để tạo thành este hay gặp là acid acetic, angelic, tiglic, isovalerianic, 2-methylbutyric. [14] Người ta cho rằng các dẫn chất 6 hay 8 isoprenylcoumarin đóng vòng với nhóm OH ở vị trí C-7 sẽ tạo thành các dẫn chất pyranocoumarin. Nếu mạch isoprenyl bị epoxy hóa thì sự đóng vòng với nhóm OH ở vị trí C-7 sẽ tạo thành các dẫn chất furanocoumarin. Hydrangenol O OH OH O Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Tiến Công SVTH: Nguyễn Thị Hồng Thái Trang 13 O OHO O OHO O O OHO O OHO O furanocoumarinpyranocoumarin 7 8 7 6 4. TÍNH CHẤT HÓA HỌC CỦA 7-HIĐROXY-4-METYLCOUMARIN (A) VÀ CÁC DẪN XUẤT 4.1 Phản ứng brom hóa Theo tài liệu [12], việc thế brom vào vòng thơm được thực hiện như sau: Hỗn hợp của coumarin và acid acetic đun nóng ở 60oC, sau đó thêm từ từ hỗn hợp brom trong acid acetic vào khuấy đều trong 3 giờ. Lúc này có sự thế brom theo cơ chế cộng tách, cộng Br2 tách HBr. Giai đoạn 1: cộng tác nhân Br+ vào hợp chất 7-hydroxy-4-methylcoumarin. Giai đoạn 2: tách HBr. 4.2 Phản ứng acyl hóa và chuyển vị Fries Theo tác giả [9], 7-hidroxy-4-methylcoumarin (A) được acyl hóa bằng anhydride acetic để tạo hợp chất (1), hợp chất này dưới tác động của xúc tác AlCl3 ở nhiệt độ 130oC sẽ tạo thành hai hợp chất (2) và (3), là các sản phẩm của sự chuyển vị nhóm acyl nối với O ở vị trí thứ 7 của hợp chất (1) sang vị trí thứ 6 và thứ 8 như sau: O CH3 OHO Br2 O H3C OHO Br H Br O CH3 OHO Br -HBr Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Tiến Công SVTH: Nguyễn Thị Hồng Thái Trang 14 AlCl3 O OOH3C O O OHO CH3 130oC O OHO O (1)(A) (CH3CO)2O CH3 CH3 O OHO CH3O (2) (3) Khi vị trí số 8 bị chiếm đóng, nhóm acyl sẽ chuyển sang vị trí số 6: (4) AlCl3 O OOH3C O 150oC C2H5 CH3 O OHO C2H5 CH3 H3C O (5) 4.3 Phản ứng đóng vòng nội phân tử Phỏng theo TLTK [4]. Khi dùng dư xúc tác AlCl3, 7-cloroacetoxy-4-methylcoumarin (6) và các hợp chất furocoumarin có cấu trúc tương tự cho phản ứng đóng vòng nội phân tử để tạo ra các hợp chất có cấu trúc tương tự như hợp chất (8): AlCl3 O OO O 150oC (6) CH3 O OHO CH3 Cl O Cl AlCl3 O O CH3 O O(7) (8) Nếu ở vị trí số 8 có nhóm chiếm đóng thì sự đóng vòng nội phân tử xảy ra đối với vị trí số 6 như sau: AlCl3 dö O OO O 150oC (9) CH3 Cl C2H5 O OO (10) CH3 C2H5 O Sự đóng vòng cũng xảy ra khi dùng base K2CO3 và CH3CN làm xúc tác cho phản ứng giữa các dẫn xuất của 7-hydroxy-4-methylcoumarin và các α-haloceton, sản phẩm tạo thành có cấu trúc như hợp chất (11). Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Tiến Công SVTH: Nguyễn Thị Hồng Thái Trang 15 K2CO3 CH3CN (11) O OHO CH3 CH3O R2 R1 O X O OO CH3 CH3 O R1 R1= CH3, C6H5, p-CH3OC6H5,p-ClC6H5, OC2H5 R2= H, COOC2H5 X= Cl, Br (2) Khi vị trí số 8 được thay thế bởi nhóm khác, và nhóm acyl ở vị trí số 6, sự đóng vòng xảy ra như sau: K2CO3 CH3CN (13) O OHO CH3 CH3 H R1 O X R1= CH3, C6H5, p-CH3OC6H5,p-ClC6H5, OC2H5 R2= CH3, C2H5 X= Cl, Br O R2 O OO CH3 CH3 R2 O R1 (12) 4.5 Tác dụng với các phenacyl bromua Theo tài liệu [13], khi đun hồi lưu 7-hidroxy-4-methylcoumarin với các phenacyl bromua khi có mặt K2CO3 trong dung môi aceton trong 3 giờ sẽ cho các hợp chất 4-methyl-7-(21-oxophenacyloxy)coumarin. Nếu tiếp tục đun hồi lưu các hợp chất vừa thu được trong dung dịch NaOH 1M thêm 5 giờ nữa ta thu được các dẫn xuất 4- methylfurobenzopyron thế: O O CH3 HO + R CO CH2Br Aceton/K2CO3 3 giôø O O CH3 OCH2R CO 5 giôø NaOH 1M O O CH3 O R (A) (17) (18) Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Tiến Công SVTH: Nguyễn Thị Hồng Thái Trang 16 4.6 Phản ứng sunfo hóa Theo các tác giả [6], khi thực hiện phản ứng sunfo hóa 7-hidroxy-4- methylcoumarin với acid chlorosulfonic, phản ứng xảy ra theo cơ chế thế electrophil vào nhân thơm để tạo ra các sản phẩm tùy theo nhiệt độ phản ứng: (A) O O CH3 HO + 50-80oC HOSO3Cl > 80oC O O CH3 HO S ClO O O O CH3 HO S ClO O S ClO O (19) (20) 4.7 Phản ứng nitro hóa Theo tài liệu [5] thì cách tổng hợp 7-hydroxy-4-methyl-8-nitrocoumarin như sau: Hỗn hợp chứa acid nitric đặc và acid sulfuric đặc được cho từ từ vào hỗn hợp chứa 7-hydroxy-4-methylcoumarin, vừa khuấy ở nhiệt độ dưới 5oC. Sau đó đưa ra ngoài không khí ở 20oC. Hỗn hợp đã được đổ vào nước đá khuấy đều trong nước đá. Sản phẩm thu được kết tinh trong acid acetic, sau đó kết tinh tiếp trong methyl ethyl ketone. 5. MỘT SỐ PHẢN ỨNG TỔNG HỢP COUMARIN VÀ DẪN XUẤT 5.1 Phản ứng tổng hợp Pechmann Với xúc tác axit mạnh, các phenol sẽ cho phản ứng ngưng tụ và đóng vòng với các este β-keto: Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Tiến Công SVTH: Nguyễn Thị Hồng Thái Trang 17 + OHR O R2 R1 OOR H2SO4 O O R2 R1 R H+ OH R R1 COOR HO R2 _ ROH O O R1 R HO R2 H+ _ H2O (34) (35) Cơ chế của phản ứng này tương tự như phản ứng thế SEAr và nhóm cacbonyl của este β-keto được xem là nhóm nhận proton. Giai đoạn đầu của phản ứng tạo ra este (34). Tiếp theo là sự đóng vòng lacton để cho hợp chất (35). Sau đó, nước được loại bỏ để tạo ra coumarin. [6,2] Khi sử dụng resorcinol và este ethyl acetoacetate trong acid sulfuric đặc sẽ cho sản phẩm là 7-hydroxy-4-methylcoumarin.[6] 5.2 Phản ứng tổng hợp Knoevenagel Sự ngưng tụ và đóng vòng của các benzandehyde có nhóm OH ở vị trí ortho với những hợp chất có nhóm methylen hoạt động (như este malonic, este cianoacetic, malonitrin) xảy ra khi có mặt pyridine (hoặc các base khác) trong hỗn hợp phản ứng: + _ H2OOR1 CHO X COOR pyridine OH X COOR _ ROH O O X X= CN, COOR, CONH2 (36) 5.3 Phản ứng tổng hợp Perkin [15] Coumarin được tạo thành bằng con đường tổng hợp Perkin của salixylandehyde với anhydride acetic hoặc phản ứng đóng vòng của salixylandehyde với 1,1-dimocpholinoethen: Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Tiến Công SVTH: Nguyễn Thị Hồng Thái Trang 18 5.4 Phản ứng tổng hợp khác Với xúc tác Pd, phản ứng ngưng tụ và đóng vòng của các alkinoate với các phenol dung hợp xảy ra và tạo thành các coumarin: (37) Pd + OH R O O H COOR HCOOH, NaOAc R O O O O 6. TÁC DỤNG VÀ CÔNG DỤNG Tác dụng đáng chú ý của các dẫn chất coumarin là chống co thắt, làm giãn nở động mạch vành mà cơ chế tác dụng tương tự như papaverin. Hàng loạt các chất coumarin tự nhiên cũng như tổng hợp đã được thí nghiệm. Người ta nhận thấy đối với coumarin nhóm 1 nếu OH ở vị trí C-7 được acyl hóa thì tác dụng chống co thắt tăng, gốc acyl có hai đơn vị isopren (ví dụ geranyloxy) thì tác dụng tốt nhất. Đối với nhóm psoralen, nếu nhóm hidroxy, methoxy hay isopentenyloxy ở vị trí C-5 hay C-8 thì tăng tác dụng. Đối với nhóm angelicin, nếu có methoxy ở C-5 hay C-5 và C-6 cũng tăng tác dụng. Những dẫn chất acyldihydrofuranocoumarin và acyldihydropyranocoumarin thì _ H2O O (CH3CO)2O, NaOAc OH CHO O O N N O O OH OH N O O N N O N O H2O HN O_ 2 H+ Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Tiến Công SVTH: Nguyễn Thị Hồng Thái Trang 19 tác dụng chống co thắt rất tốt. Nhóm acyl ở đây tốt nhất là có 5 cacbon, nếu kéo dài mạch cacbon thì tác dụng bị hạ thấp. Một số dược liệu được ứng dụng để khai thác tác dụng nêu trên như: rễ một loại Tiền hồ - Peucedanum morisonii Bess, hạt cà rốt – Daucus sativus, Ammivisnaga(L.) Lam. Tác dụng chống đông máu của coumarin cũng được biết từ lâu. Nhưng chú ý rằng tính chất này chỉ có đối với các chất có nhóm thế OH ở vị trí 4 và có sự sắp xếp kép của phân tử, ví dụ chất dicoumarol lần đầu tiên được phát hiện khi chất này sinh ra trong khi ủ đống các cây thuộc chi Melilotus và khi súc vật ăn thì bị bệnh chảy máu do làm giảm sự tổng hợp prothrombin. Hiện nay dicoumarol được chế tạo bằng con đường tổng hợp. [14] Tác dụng như vitamin P (làm bền và bảo vệ thành mạch), ví dụ bergapten, aesculin, fraxin. Tác dụng chữa bệnh bạch biến hay bệnh lang trắng và bệnh vảy nến. Tính chất này chỉ có ở những dẫn chất furanocoumarin như psoralen, angelicin, xanthotoxin, imperatorin. Tác dụng kháng khuẩn. Nhiều dẫn chất coumarin có tác dụng kháng khuẩn, đặc biệt chất novobiocin là một chất kháng sinh có phổ kháng khuẩn rộng có trong nấm Streptomyces niveus.[5,7,8] Một số dẫn xuất của coumarin có tác dụng chống viêm, ví dụ calophyllolid có trong cây mù u – Calophyllum inophyllum có tác dụng chống viêm bằng 1/3 oxyphenbutazon, còn các chất calanolid là các dẫn chất coumarin có trong cây mù u – Calophyllum lanigerum thì gần đây được phát hiện thấy có tác dụng ức chế HIV.[3,1] Ta cũng cần chú ý rằng các chất aflatoxin là những coumarin độc có trong mốc Aspergillus flavus có thể gây ung thư.[14] Một dẫn xuất của coumarin là warfarin đã được sử dụng trong thực tế làm chất diệt các loài gặm nhấm. Tóm lại, sau khi tìm hiểu về coumarin chúng tồiw nhận thấy rằng một số dẫn xuất được tổng hợp trước đó đều là hợp chất thế trên nhóm OH ở vị trí số 7, còn sản phẩm trên vòng thơm thì chưa được nghiên cứu nhiều về tính chất, cấu trúc cũng như hoạt tính sinh học. (38) O O OH CH CH2 COCH3 warfarin Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Tiến Công SVTH: Nguyễn Thị Hồng Thái Trang 20 PHẦN 2: THỰC NGHIỆM 1. SƠ ĐỒ TỔNG HỢP Để thực hiện “tổng hợp một số dẫn xuất của 7-hydroxy-4-methylcoumarin” thì chúng tôi tiến hành tổng hợp theo con đường sau: OH OH CH3COCH2COOC2H5 H2SO4, 5-10oC OHO CH3 O O CH3 HO Br O CH3 Br Br Br O CH3 NO2 HO O O CH3 HO O O2N O O CH3 H3CO HO Acid acetic, 60oC Br2 1:1 1:3 HNO3, H2SO4 d < 5oC 5-10oC CH3I Acetone, 90oC O2N O O K2CO3 A B C D E F Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Tiến Công SVTH: Nguyễn Thị Hồng Thái Trang 21 2. TỔNG HỢP CÁC CHẤT 2.1 Tổng hợp 7-hydroxy-4-methylcoumarin (A) 2.1.1 Phương trình phản ứng OH OH + O OO H2SO4, 5-10oC OHO CH3 O + C2H5OH + H2O 2.1.2 Hóa chất 5,50g resorcinol (0,05mol) 6,50ml este ethyl acetoacetate (d = 1,021g/ml) 25ml acid sulfuric đặc Ethanol, nước 2.1.3 Cách tiến hành Dựa vào TLTK [6] Cho 5,50g resorcinol vào cốc 100ml, thêm tiếp 6,50ml este ethyl acetoacetate, khuấy hỗn hợp dung dịch trên máy khuấy từ (đun nhẹ trong khoảng 15-20 phút) cho đến khi resorsinol tan hết, dung dịch lúc đó có màu nâu đỏ. Đặt cốc vào chậu nước đá. Lấy 25ml acid sulfuric đặc cho vào cốc 250ml rồi đặt trong chậu nước đá. (Nhiệt độ được giữ ở 5-10oC). Sau 15 phút, dùng công tử hút nhỏ từ từ từng giọt dung dịch màu nâu vào cốc đựng dung dịch acid sulfuric đặc, khuấy đều trong 30-40 phút. Đặt ra ngoài không khí khoảng 1 giờ. Chuẩn bị một cốc 1000ml chứa 200ml nước đá vụn. Đổ hỗn hợp sau phản ứng vào cốc lớn và khuấy. Chúng ta thấy có chất rắn màu vàng tách ra. Lọc lấy chất rắn và đem kết tinh trong dung môi nước: rượu tỉ lệ 3:2. Sản phẩm thu được có dạng tinh thể hình kim màu vàng nhạt, tn/c = 188-189oC. Khối lượng sản phẩm thu được sau khi để khô là 6,60g. Hiệu suất phản ứng là 75,5%. Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Tiến Công SVTH: Nguyễn Thị Hồng Thái Trang 22 2.2 Tổng hợp 3-bromo-7-hydroxy-4-methylcoumarin (B) 2.2.1 Phương trình phản ứng OHO CH3 O + Br2 Acid acetic O CH3 OHO Br + HBr 2.2.2 Hóa chất 4,40g 7-hydroxy-4-methylcoumarin (0,025mol) 4,32g brom 145ml acid acetic Rượu 2.2.3 Cách tiến hành Cách tiến hành theo mô tả từ tài liệu [13]. Cho từ từ dung dịch bromide vào hợp chất 7-hydroxy-4-methylcoumarin đã được hòa tan trong dung dịch acid acetic (4,40g 7-hydroxy-4-methylcoumarin và 145ml acid acetic). Hỗn hợp được cho vào bình cầu 100ml và được thực hiện trên máy khuấy từ trong điều kiện nhiệt độ 60oC, đun trong 3 tiếng. Lúc đầu dung dịch có màu nâu đỏ, sau 5 phút dung dịch có chất rắn màu vàng tạo ra. Đem đổ hỗn hợp vào nước đá, sau đó lọc lấy kết tủa đem đi kết tinh trong rượu. Sản phẩm thu được 3-bromo-7-hydroxy-4-methylcoumarin ở dạng bột rắn hồng nhạt, tn/c = 213,2-214,1oC, khối lượng thu được là 2,94g, hiệu suất 46,0%. 2.3 Tổng hợp 3,6,8-tribromo-7-hydroxy-4-methylcoumarin (C) 2.3.1 Phương trình phản ứng OHO CH3 O + 3Br2 Acid acetic O CH3 OHO Br + 3HBr Br Br Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Tiến Công SVTH: Nguyễn Thị Hồng Thái Trang 23 2.3.2 Hóa chất Tương tự như mục 2.2.2.2 nhưng lượng brom là 12,96g phản ứng với tỉ lệ 1:3. 2.3.3 Cách tiến hành Tương tự như mục 2.2.2.3. Sản phẩm thu được sau khi phản ứng kết thúc đem đi kết tinh trong rượu. Thu được hợp chất 3,6,8-tribromo-7-hydroxy-4-methylcoumarin ở dạng bột rắn màu vàng nhạt, tn/c = 220,7-221,3oC, khối lượng thu được là 3,90g, hiệu suất 37,5%. 2.4 Tổng hợp 7-hydroxy-4-methyl-8-nitrocoumarin (D) 2.4.1 Phương trình phản ứng OHO CH3 O + HNO3 H2SO4 < 5oC O CH3 NO2 HO O + H2O 2.4.2 Hóa chất 4,40g 7-hydroxy-4-methylcoumarin (0,025mol) 1,60ml acid nitric đặc 11,34ml acid sulfuric đặc Acid acetic, nước 2.4.3 Cách tiến hành Phỏng theo tài liệu [6]. Chuẩn bị một chậu nước đá. Cho hai cốc sau vào chậu trong 15 phút: Cốc thứ nhất: lấy 4,40g 7-hydroxy-4-methylcoumarin hòa tan hết trong 1,65ml acid sulfuric đặc trong cốc được dung dịch màu nâu đỏ. Cốc thứ hai: hỗn hợp dung dịch gồm 1,60ml dung dịch acid nitric đặc và 9,69ml dung dịch acid sulfuric đặc. Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Tiến Công SVTH: Nguyễn Thị Hồng Thái Trang 24 Sau đó dùng ống hút cho từ từ hỗn hợp dung dịch acid sulfuric và acid nitric vào cốc thứ nhất. Hỗn hợp có màu xanh đen. Tiếp theo cho hỗn hợp đã phản ứng vào cốc nước đá đã chuẩn bị sẵn. Chúng ta thấy có kết tủa màu vàng tách ra. Lọc lấy kết tủa và đem đi kết tinh trong acid acetic: nước tỉ lệ 1:1. Thu được 7-hydroxy-4-methyl-8-nitrocoumarin có dạng bột màu vàng, tn/c = 184,5-185,7oC, khối lượng thu được là 1,50g, hiệu suất 27,8%. 2.5 Tổng hợp 7-hydroxy-4-methyl-6-nitrocoumarin (E) 2.5.1 Phương trình phản ứng OHO CH3 O + HNO3 H2SO4 5-10oC O CH3 HO O O2N + H2O 2.5.2 Hóa chất 2.5.3 Cách tiến hành Tương tự như mục 2.2.4.3. Sản phẩm sau phản ứng đem kết tinh trong rượu. Sản phẩm thu được 7-hydroxy-4-methyl-6-nitrocoumarin có dạng bột màu vàng, tn/c = 148,8-149,3oC, khối lượng thu được là 1,80g, hiệu suất 32,7%. 2.6 Tổng hợp 7-methoxy-4-methyl-6-nitrocoumarin (F) 2.6.1 Phương trình phản ứng O CH3 HO O O2N + CH3I Acetone, 80oC O CH3 H3CO O O2N + HI K2CO3 2.6.2 Hóa chất 2,20g 7-hydroxy-4-methyl-6-nitrocoumarin (0,005mol) 3,50ml methyl iodide (d = 2,276 - 2,286 g/ml) 2,00g kali carbonate Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Tiến Công SVTH: Nguyễn Thị Hồng Thái Trang 25 30ml acetone 15ml dioxane (d = 1,030 – 1,035 g/ml) Nước 2.6.3 Cách tiến hành Hòa tan hợp chất 7-hydroxy-4-methyl-6-nitrocoumarin trong acetone (2,20g 7- hydroxy-4-methyl-6-nitrocoumarin và 30ml acetone) trong bình cầu 250ml trên máy khuấy từ. Cho tiếp 2,00g kali carbonate. Sau đó cho thêm 3,50ml methyl iodide. Đun hỗn hợp trên trong nhiệt độ là 80oC, thời gian là 24 giờ. [11] Hỗn hợp sau phản ứng được làm lạnh và được đổ vào nước đá, kết tủa màu vàng nhạt được tạo ra. Kết tinh kết tủa trong dioxane: nước tỉ lệ 1:1. Sản phẩm sau khi kết tinh thu được ở dạng bột rắn màu vàng nhạt, tn/c = 277,8-278,9. Khối lượng sản phẩm sau khi để khô là 0,8g. Hiệu suất là 34,0%. Bảng tóm tắt kết quả STT Tên hợp chất M Trạng thái, màu sắc Nhiệt độ nóng chảy (oC) Khối lượng sản phẩm (g) Hiệu suất (%) 1 7-hydroxy-4- methylcoumarin 176 Hình kim, vàng nhạt 188-189 6,60 75,5 2 3-bromo-7-hydroxy-4- methylcoumarin 255 Dạng bột, hồng nhạt 213-214 2,94 46,3 3 3,6,8-tribromo-7-hydroxy-4- methylcoumarin 413 Dạng bột, vàng nhạt 220-221 3,90 37,5 4 7-hydroxy-4methyl-8- nitrocoumarin 222 Hình kim, vàng 184-185 1,50 27,8 5 7-hydroxy-4-methyl-6- nitrocoumarin 222 Hình kim, vàng 148-149 1,80 32,7 6 7-methoxy-4-methyl-6- nitrocoumarin 235 Dạng bột, vàng nhạt 278-279 0,80 34,0 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Tiến Công SVTH: Nguyễn Thị Hồng Thái Trang 26 3. XÁC ĐỊNH NHIỆT ĐỘ NÓNG CHẢY VÀ CẤU TRÚC CỦA CÁC CHẤT 3.1 Nhiệt độ nóng chảy Các hợp chất tổng hợp đều là chất rắn và được đo trên máy đo nhiệt độ nóng chảy của phòng Hóa đại cương, khoa Hóa, trường ĐHSP tp.HCM. 3.2 Phổ hồng ngoại (IR) Phổ hồng ngoại của các hợp chất được chụp trên máy Shimadzu FTIR 8400S theo phương pháp ép viên nén KBr, thực hiện tại phòng đo phổ khoa Hóa, trường ĐHSP tp.HCM. 3.3 Phổ cộng hưởng từ proton (1H-NMR) Phổ cộng hưởng từ proton của các hợp chất được xác định trên máy Brucker NMR Avance 500Hz trong dung môi DMSO ( chất nội chuẩn TMS) tại Viện Hóa học – Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Tiến Công SVTH: Nguyễn Thị Hồng Thái Trang 27 PHẦN 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 1. Tổng hợp 7-hydroxy-4-methylcoumarin (A) 1.1 Cơ chế phản ứng Phản ứng tổng hợp hợp chất 7-hydroxy-4-methylcoumarin được phỏng theo phương pháp mà tài liệu [6] mô tả. Theo tài liệu thì cơ chế phản ứng xảy ra như sau: OHHO H O O OH SEAr OH CH H OHO HO CH3 O OH CH2 OHO HO CH3 O OH CH2 O HO H2O CH3 O - C2H5OH O CH2 HO H2O CH3 O O CH2 HO H2O CH3 O OHO CH3 O OHHO H OHHO H O OO H O OOH -H3O Ngoài ra chúng ta có thể dùng thay H2SO4 bằng TFA, P2O5, AlCl3, ZnCl2, TiCl4, Bi(NO3)3.5H2O, LiBr[13] Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Tiến Công SVTH: Nguyễn Thị Hồng Thái Trang 28 1.2 Nhận xét về phổ IR và phổ 1H-NMR của (A) O CH3 HO O Hình 2: Phổ IR của hợp chất 7-hydroxy-4-methylcoumarin Trên phổ hồng ngoại của chất (A), thấy có sự hiện diện của nhóm OH với đặc trưng là pick tù rộng tại 2400-3600 cm-1. Dao động hóa trị đặc trưng của nhóm C=O cũng được thấy trên phổ với pick hấp phụ với cường độ mạnh ở 1670 cm-1. Ngoài ra còn có pick hấp thụ ở 1606 cm-1 đặc trưng cho dao động hóa trị của C=C thơm. Ở 1277 cm-1 là đặc trưng dao động hóa trị của của liên kết C-O. Dao động biến dạng của C-H xuất hiện ở 1395 cm-1. So với phổ IR chuẩn của hợp chất (A) – 7-hydroxy-4-methylcoumarin mà tài liệu [6] đã mô tả thì đều giống nhau. Theo tài liệu [6] thì phổ 1H-NMR đo được của hợp chất 7-hydroxy-4- methylcoumarin có các dặc trưng sau: Phổ 1H-NMR có các tín hiệu ở 10,51 ppm (1H, broad, OH), 7,57 ppm (1H, doublet, J = 9Hz, H5), 6,79 ppm (1H, doublet, doublet, J1 = 2Hz, J2 = 8Hz, H6), 6,69 ppm (1H, doublet, J = 2Hz, H8), 6,11 ppm (1H, singlet, H3), 2,35 ppm (3H, singlet, H4a). Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Tiến Công SVTH: Nguyễn Thị Hồng Thái Trang 29 Kết luận: Theo những tài liệu [6] thì hợp chất đã tổng hợp chính là 7-hydroxy- 4-methylcoumarin. 2. Tổng hợp 3-bromo-7-hydroxy-4-methylcoumarin (B) 2.1 Cơ chế phản ứng Lúc này có sự thế brom theo cơ chế cộng tách, cộng Br2 tách HBr. Giai đoạn 1: cộng tác nhân Br+ vào hợp chất 7-hydroxy-4-methylcoumarin. Giai đoạn 2: tách HBr. 2.2 Nhận xét về phổ IR và 1H-NMR của (B) Hợp chất mới tổng hợp có nhiệt độ nóng chảy và ở dạng bột màu hồng nhạt khác với tính chất của hợp chất (A) nên chúng ta hi vọng đã tổng hợp được hợp chất mới. Hợp chất (B) được đo phổ IR có: Nhóm OH có dao động hóa trị tại vùng phổ rộng mà mũi nằm tại 3300 cm-1. Nhóm C=O có dao động hóa trị là vân có cường độ mạnh ở 1726 cm-1, còn liên kết C-O đặc trưng ở 1092 cm-1. Vùng đặc trưng cho vòng thơm cũng xuất hiện ở 1592 cm-1. Dao động biến dạng của nhóm CH3 ở 1375 cm-1. Theo dữ liệu trên thì hợp chất tạo thành đều có đủ các nhóm chức giống như trong công thức 3-bromo-7-hydroxy-4-methylcoumarin. Để xác định rõ công thức cấu tạo của hợp chất B, ta tiếp tục phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H-NMR (hình 4). Chúng ta nhận thấy tổng số các proton của phổ 1H-NMR là 7, như vậy hợp chất 7-hydroxy-4-methylcoumarin có thế tại một vị trí. O CH3 OHO Br2 O H3C OHO Br H Br O CH3 OHO Br -HBr Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Tiến Công SVTH: Nguyễn Thị Hồng Thái Trang 30 O CH3 OHO Br Hình 3: Phổ IR của hợp chất 3-bromo-7-hydroxy-4-methylcoumarin O Br CH3 OHO H H H 1 2 34 5 6 7 8 4a 7a Hình 4: Phổ 1H-NMR của hợp chất 3-bromo-7-hydroxy-4-methylcoumarin Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Tiến Công SVTH: Nguyễn Thị Hồng Thái Trang 31 Proton của nhóm OH xuất hiện ở vùng trường yếu, cường độ là 1, cho tín hiệu tương ứng ở 10,68 ppm. Điều này có thể được giải thích là do nguyên tử oxi có độ âm điện lớn nên rút electron mạnh, đồng thời đôi electron của nguyên tử oxi tham gia liên hợp vào vòng benzen làm giảm làm giảm mật độ electron xung quanh hạt nhân H7a và làm cho tín hiệu hạt nhân bị đẩy về phía trường yếu. Mặt khác, nhóm OH tham gia tạo liên kết hydro nên tín hiệu thu được có dạng broad. H5 ở vị trí meta so với nhóm OH nên mật độ electron thấp nên tín hiệu xuất hiện ở trường yếu hơn tín hiệu của H6 và H8, độ chuyển dịch là 7,71 ppm, cường độ tích phân là 1, hằng số tương tác spin–spin là J = 8,5Hz. Tín hiệu ở dạng doublet do proton H5 tương tác spin–spin với proton H6. Proton H6 vừa có tương tác spin–spin với proton H5 và H8 nên tín hiệu thu được ở dạng doublet – doublet. Do đó tín hiệu của proton H6 phù hợp với độ chuyển dịch là 6,84 ppm trên phổ, hằng số tương tác spin–spin là J1 = 2,5Hz, J2 = 9,0Hz, cường độ là 1. Tín hiệu ở trường yếu là do nhóm OH liên hợp vào vòng benzen , làm tăng mật độ electron trên nguyên tử carbon liên kết với H6. Tại độ chuyển dịch 6,74 ppm xuất hiện tín hiệu có cường độ 1H, ở dạng doublet, hằng số tương tác spin–spin là J = 2,5Hz, ta nhận thấy đó là độ chuyển dịch tương ứng của proton H8, tín hiệu thuộc vùng trường mạnh. Proton của nhóm CH3 gắn tại vị trí 4a, cường độ là 3, có dạng singlet, độ chuyển dịch là 2,52 ppm. Ta thấy do H4a liên kết với carbon lai hóa sp3 có độ âm điện nhỏ nên mật độ electron xung quanh proton H4a cao hơn so với các proton khác nên H4a ở trường mạnh nhất. Kết luận: Qua việc nghiên cứu tính chất, phân tích phổ hồng ngoại và phổ cộng hưởng từ hạt nhân. Chúng tôi có thể khẳng định đã tổng hợp được 3-bromo-7- hydroxy-4-methylcoumarin. 3. Tổng hợp 3,6,8-tribromo-7-hydroxy-4-methylcoumarin (C) 3.1 Cơ chế phản ứng Theo dự đoán cơ chế của phản ứng monobrom hóa tại vị trí số 6,8 là theo cơ chế SEAr: Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Tiến Công SVTH: Nguyễn Thị Hồng Thái Trang 32 Còn vị trí số 3 xảy ra cơ chế thế brom vào hydro α của nhóm carbonyl như mục 2.1. 3.2 Nhận xét phổ IR và phổ 1H-NMR của (C) O Br Br Br OHO CH3 Hìn