Xem mẫu
- BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP.HCM
KHOA HÓA HỌC
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
CHUYÊN NGÀNH HÓA HỮU CƠ
Tên đề tài
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 5 - 2012
- BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP.HCM
KHOA HÓA HỌC
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
CHUYÊN NGÀNH HÓA HỮU CƠ
Tên đề tài
GVHD : ThS. LÊ THỊ THU HƯƠNG
TS. NGUYỄN TIẾN CÔNG
SVTH : NGUYỄN THỊ HỒNG THÁI
KHÓA : 2008 – 2012
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 5 - 2012
- Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Tiến Công
MỤC LỤC
MỤC LỤC .......................................................................................................................1
LỜI CẢM ƠN ..................................................................................................................3
LỜI MỞ ĐẦU .................................................................................................................4
PHẦN 1: TỔNG QUAN .................................................................................................5
1.KHÁI QUÁT VỀ COUMARIN ...............................................................................5
2. PHÂN LOẠI COUMARIN .....................................................................................6
2.1 Coumarin đơn giản ............................................................................................6
2.2 Furanocoumarin (hay furocoumarin) ................................................................7
2.3 Pyranocoumarin .................................................................................................9
3. ĐẶC ĐIỂM VỀ CẤU TRÚC ................................................................................12
4. TÍNH CHẤT HÓA HỌC CỦA 7-HIĐROXY-4-METYLCOUMARIN (A) VÀ
CÁC DẪN XUẤT .....................................................................................................13
4.1 Phản ứng brom hóa ..........................................................................................13
4.2 Phản ứng acyl hóa và chuyển vị Fries .............................................................13
4.3 Phản ứng đóng vòng nội phân tử .....................................................................14
4.5 Tác dụng với các phenacyl bromua .................................................................15
4.6 Phản ứng sunfo hóa .........................................................................................16
4.7 Phản ứng nitro hóa...........................................................................................16
5. MỘT SỐ PHẢN ỨNG TỔNG HỢP COUMARIN VÀ DẪN XUẤT ..................16
5.1 Phản ứng tổng hợp Pechmann .........................................................................16
5.2 Phản ứng tổng hợp Knoevenagel.....................................................................17
5.3 Phản ứng tổng hợp Perkin [15]........................................................................17
5.4 Phản ứng tổng hợp khác ..................................................................................18
6. TÁC DỤNG VÀ CÔNG DỤNG ...........................................................................18
PHẦN 2: THỰC NGHIỆM ...........................................................................................20
1. SƠ ĐỒ TỔNG HỢP ..............................................................................................20
2. TỔNG HỢP CÁC CHẤT ......................................................................................21
2.1 Tổng hợp 7-hydroxy-4-methylcoumarin (A) ..................................................21
2.2 Tổng hợp 3-bromo-7-hydroxy-4-methylcoumarin (B) ...................................22
2.3 Tổng hợp 3,6,8-tribromo-7-hydroxy-4-methylcoumarin (C) ..........................22
2.4 Tổng hợp 7-hydroxy-4-methyl-8-nitrocoumarin (D) ......................................23
SVTH: Nguyễn Thị Hồng Thái Trang 1
- Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Tiến Công
2.5 Tổng hợp 7-hydroxy-4-methyl-6-nitrocoumarin (E).......................................24
2.6 Tổng hợp 7-methoxy-4-methyl-6-nitrocoumarin (F) ......................................24
3. XÁC ĐỊNH NHIỆT ĐỘ NÓNG CHẢY VÀ CẤU TRÚC CỦA CÁC CHẤT ....26
3.1 Nhiệt độ nóng chảy..........................................................................................26
3.2 Phổ hồng ngoại (IR) ........................................................................................26
3.3 Phổ cộng hưởng từ proton (1H-NMR) .............................................................26
PHẦN 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .......................................................................27
1. Tổng hợp 7-hydroxy-4-methylcoumarin (A) ........................................................27
1.1 Cơ chế phản ứng ..............................................................................................27
1.2 Nhận xét về phổ IR và phổ 1H-NMR của (A) .................................................28
2. Tổng hợp 3-bromo-7-hydroxy-4-methylcoumarin (B) .........................................29
2.1 Cơ chế phản ứng ..............................................................................................29
2.2 Nhận xét về phổ IR và 1H-NMR của (B) ........................................................29
3. Tổng hợp 3,6,8-tribromo-7-hydroxy-4-methylcoumarin (C) ................................31
3.1 Cơ chế phản ứng ..............................................................................................31
3.2 Nhận xét phổ IR và phổ 1H-NMR của (C) ......................................................32
4. Hợp chất 7-hydroxy-4-methyl-8-nitrocoumarin (D) .............................................34
4.1 Cơ chế phản ứng ..............................................................................................34
4.2 Nhận xét về phổ IR và phổ 1H-NMR của (D) .................................................34
5. Hợp chất 7-hydroxy-4-methyl-8-nitrocoumarin (E) .............................................36
5.1 Cơ chế phản ứng ..............................................................................................36
5.2 Nhận xét về phổ IR và phổ 1H-NMR của (D) .................................................36
6. Hợp chất 7-methoxy-4-methyl-6-nitrocoumarin (F) .............................................37
6.1 Cơ chế phản ứng ..............................................................................................37
6.2 Nhận xét về phổ IR và phổ 1H-NMR của (F) ..................................................38
PHẦN 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT ..........................................................................41
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................42
PHỤ LỤC ......................................................................................................................44
SVTH: Nguyễn Thị Hồng Thái Trang 2
- Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Tiến Công
LỜI CẢM ƠN
Trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn tốt nghiệp, tôi đã nhận
được sự hướng dẫn, giúp đỡ quý báu của các thầy cô, các anh chị, bạn bè và các em.
Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, tôi xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành đến tất cả
mọi người đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong thời gian qua.
Trước tiên tôi xin chân thành cảm ơn đến ThS. Lê Thị Thu Hương, người cô
đã chỉ bảo và động viên để tôi hoàn thành luận văn này.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS. Nguyễn Tiến Công, người thầy đã
hướng dẫn tận tình và đóng góp nhiều ý kiến quý báu cho tôi trong suốt quá trình
nghiên cứu và hoàn thành luận văn tốt nghiệp.
Xin chân thành cảm ơn đến Ban Giám Hiệu, Ban chủ nhiệm Khoa Hóa, các
phòng ban quản lý phòng thí nghiệm Hóa học của Trường Đại học Sư phạm Tp.HCM.
Ngoài ra xin chân thành cảm ơn đến các quý thầy cô trong nhà trường, những
người đã trang bị kiến thức, dạy dỗ và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi trong suốt bốn
năm học đại học.
Cuối cùng là lời cảm ơn đến ba mẹ, các em, bạn bè đã luôn bên cạnh, động
viên, giúp đỡ tôi trong những lúc khó khăn về học tập cũng như quá trình hoàn thành
luận văn tốt nghiệp.
Tôi xin gửi tới tất cả mọi người lời chúc sức khỏe nhất!
SVTH: Nguyễn Thị Hồng Thái Trang 3
- Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Tiến Công
LỜI MỞ ĐẦU
Cho đến nay rất nhiều dẫn xuất của coumarin đã được ứng dụng vào các
ngành khác nhau như ngành dược phẩm, ngành mỹ phẩm, ngành thực phẩm…[4]. Một
trong những dẫn xuất quan trọng của coumarin là 7-hydroxy-4-methylcoumarin với
hoạt tính sinh học cao và đã được ứng dụng để chống giun sán, an thần, kháng khuẩn,
chống viêm, chống đông máu…[1,5] Ngoài ra, hợp chất 7-hydroxy-4-methylcoumarin
và dẫn xuất của chúng cũng đã được sử dụng trong các ngành công nghiệp như hương
liệu, mỹ phẩm, phụ gia thực phẩm, huỳnh quang…[4]
Nghiên cứu những dẫn xuất của chúng để mở ra nhiều hướng đi mới về tổng
hợp dẫn xuất có hoạt tính cao hơn, hay kết hợp với các hợp chất khác để làm tăng hay
giảm hoạt tính tùy theo mức độ yêu cầu.
Theo một số tài liệu [3] những dẫn xuất đã tổng hợp được từ hợp chất 7-
hydroxy-4-methylcoumarin thường được thế trên nhóm hydroxy ở vị trí số 7 ,tuy nhiên
những dẫn xuất thế trên vòng thơm còn chưa được nghiên cứu nhiều.
Vì vậy, tôi đã thực hiện nghiên cứu đề tài “Tổng hợp một số dẫn xuất 7-
hydroxy-4-methylcoumarin” với sự tổng hợp các hợp chất thế trực tiếp trên vòng
thơm bởi các nhóm brom, nitro…[5,12]
Đề tài gồm có hai nhiệm vụ chính:
1. Tổng hợp một số dẫn xuất của 7-hydroxy-4-methylcoumarin.
3-bromo-7-hydroxy-4-methylcoumarin (B)
3,6,8-tribromo-7-hydroxy-4-methylcoumarin (C)
7-hydroxy-4-methyl-6-nitrocoumarin (D)
7-hydroxy-4-methyl-8-nitrocoumarin (E)
7-methoxy-4-methyl-6-nitrocoumarin (F)
2. Nghiên cứu cấu trúc của các chất tổng hợp được bằng phương pháp vật lý hiện
đại như phổ hồng ngoại, phổ cộng hưởng từ hạt nhân.
SVTH: Nguyễn Thị Hồng Thái Trang 4
- Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Tiến Công
PHẦN 1: TỔNG QUAN
1.KHÁI QUÁT VỀ COUMARIN
Coumarin là những dẫn chất α–pyron có cấu trúc C 6 -C 3 .
Benzo α–pyron là chất coumarin đơn giản nhất tồn tại trong thực vật được biết
từ năm 1820 trong hạt của cây Dipteryx odorata Willd, thuộc họ Đậu (hình 1). Cây
này mọc ở Brazil, có trồng ở Venezuela và còn có tên địa phương là “Coumarou”, do
đó mà benzo α-pyron còn có tên là coumarin.
5 4
Benzo α–pyron còn có trong lá cây Asperula 6 3
2
odorata L. họ Cà phê, trong một số cây thuộc O O 7
O O
8
chi Melilotus họ Đậu. Chất này có mùi thơm dễ α-pyron Benzo α-pyron
chịu, được dùng làm hương liệu.
Coumarin là những chất kết tinh không màu, một số lớn dễ thăng hoa có mùi
thơm. Ở dạng kết hợp glycosid thì có thể tan trong nước, ở dạng aglycon thì dễ tan
trong dung môi kém phân cực. Các dẫn xuất coumarin có huỳnh quang dưới ánh sáng
tử ngoại.
Ngoài ra hợp chất này còn phổ biến trong các loại cây thuốc chữa bệnh như:
Cỏ mực, Ba dót, Mần tưới, Bạch chỉ, Tiền Hồ, Sà sàng, Ammi visnaga, Sài đất, Mù u,
Hoàng kỳ, Cúc La Mã, Quế…
Chúng ta có thể thu được dẫn xuất của coumarin bằng phương pháp chiết suất
trực tiếp hay tổng hợp gián tiếp. [14]
Hình 1: CâyDipteryx odorata Willd
SVTH: Nguyễn Thị Hồng Thái Trang 5
- Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Tiến Công
2. PHÂN LOẠI COUMARIN
Cho đến nay người ta đã biết hơn 200 chất coumarin khác nhau bằng phương
pháp chiết suất từ hợp chất thiên nhiên và phương pháp tổng hợp. Chúng ta có thể
phân loại coumarin thành các nhóm với các đại diện tiêu biểu sau theo tài liệu tham
khảo. [14]
2.1 Coumarin đơn giản R5 R4
R
R6 R3
R7 O
O
R8
R
Chú thích: Glc: glucopyranoside
2.1.1 Nhóm oxycoumarin
Tên chất Điểm chảy (oC) Nhóm thế
Coumarin 70
Umbelliferon 223-224 R 7 = OH
Skimmin 219-221 Umbelliferon -7-O-glc
Neohydrangin 204 Umbelliferon -7-O-glc-glc
Aesculetin 268-272 R 6 = R 7 = OH
Aesculin (aesculosid) 205 Aesculetin -6-O-glc
Cichoriin 213-216 Aesculetin -6-O-glc
2.1.2 Nhóm alkyl-oxycoumarin (gốc alkyl thường là một gốc terpenoid)
Tên chất Điểm chảy (oC) Nhóm thế
3-methyl-4-oxycoumarin 225 R 3 = CH 3 ; R 4 = OH
R7 = OH; R8 = CH 2 -
Osthenol 124-125
CH=C(CH 3 ) 2
Vellein 187-189 Osthenol-8-O-glc
R7 = OCH 3 ;R 8 = CH 2 -
Osthol 83-84
CH=C(CH 3 ) 2
7-demetylsuberosin 133-134 R7 = OH; R6 = CH 2 -
SVTH: Nguyễn Thị Hồng Thái Trang 6
- Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Tiến Công
CH=C(CH 3 ) 2
R7 = OCH 3 ; R 6 = CH 2 -
Suberosin 87-88
CH=C(CH 3 ) 2
R 7 = OH;
Ostruthin 117-119 R 6 = CH 2 -CH=C(CH 3 )-(CH 2 ) 2 -
CH=(CH 3 ) 2
R 5 = R 7 = OCH 3 ;
Aculeatin 113 R6 = CH2 CH C(CH3)2
O
R 7 = OCH 3 ;
Meransin (oxydosthol) 98 R8 = CH2 CH C(CH3)2
O
2.2 Furanocoumarin (hay furocoumarin)
2.2.1 Nhóm 6,7 furanocoumarin (hay còn gọi là nhóm psoralen)
R5 R4
R4' R3
R5 ' O O O
R8
Tên chất Điểm chảy (oC) Nhóm thế
Psoralen 161-163 R3 R8 = H
Bergaptol 276-282 R 5 = OH
Bergapten 188-191 R 5 = OCH 3
Xanthotoxol 252-253 R 8 = OH
Xanthotoxin 146-147 R 8 = OCH 3
Imperatorin 102-105 R 8 = OCH 2 -CH=C(CH 3 ) 2
Isoimperatorin 112-114 R 5 = OCH 2 -CH=C(CH 3 ) 2
R8 = OCH2 CH C(CH3)2
Prangenin 113-114
O
Oxypeucedanin R5 = OCH2 CH C(CH3)2
141-143
(racemic) O
SVTH: Nguyễn Thị Hồng Thái Trang 7
- Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Tiến Công
2.2.2 Nhóm dihydro 6:7 furanocoumarin
R 5' O
O O O
Tên chất Điểm chảy (oC) Nhóm thế
R5' = C(CH3)2
Nodakenetin 195-197
OH (vị trí β)
R5' = C(CH3)2
Nodakenin 215-219
O-glc
Đồng phân đối quang của
Marmesin
189 Nodakenetin
Marmesinin
Marmesin-β-glucosid
2.2.3 Nhóm 7:8 furanocoumarin (hay còn gọi là nhóm angelicin)
R5 R4
R6 R3
O O O
R2 '
R3'
Tên chất Điểm chảy (oC) Nhóm thế
Angelicin 138-140 Các nhóm thế = H
Isobergapten 218-222 R 5 = OCH 3
Sphondin 192-193 R 6 = OCH 3
Pimpenellin 117-119 R 5 = R 6 = OCH 3
CH2
Oroselon 187-189 R2' = C
CH3
CH3
Oroselol 154-156 R2' = C OH
CH3
SVTH: Nguyễn Thị Hồng Thái Trang 8
- Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Tiến Công
2.2.4 Nhóm dihydro 7:8 furanocoumarin
O O O
H3C
H3C R3'
R
Tên chất Điểm chảy (oC) Nhóm thế
R = R3’ = OCO-CH 2 -
Athamantin 58-60
CH(CH 3 ) 2
CH3
Archangellicin 100-102 R = R3' = OCO C CH
CH3
R = OCOCH 3
CH3
Edultin 138-140
R3' = OCO C CH
CH3
R = OCO-CH=C(CH 3 ) 2 ;
Peucenidin 124-125
R 3 = OCOCH 3
2.3 Pyranocoumarin
2.3.1 Nhóm 6:7 pyranocoumarin (nhóm xanthyletin)
R5
H3C
O O O
H3C R8
Tên chất Điểm chảy (oC) Nhóm thế
Xanthyletin 128-131 R5 = R8 = H
Luvangetin 108-109 R 5 = H; R 8 = OCH 3
Xanthoxyletin 132-133 R 5 = OCH 3 ; R 8 = H
SVTH: Nguyễn Thị Hồng Thái Trang 9
- Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Tiến Công
2.3.2 Nhóm dihydro 6:7 pyranocoumarin
Ví dụ chất decursin, xanthalin
H3 C O OR4'
C HC C O R5'O
H3C
H3C O O O H3C O O O
H3 C Decursin H3 C Xanthalin
O CH3
R4' = R5' = C C CH
CH3
2.3.3 Nhóm 7:8 pyranocoumarin
Ví dụ chất seselin
O O O
H3 C Seselin
H3 C
2.3.4 Nhóm dihydro 7:8 pyranocoumarin
Ví dụ chất xanthogalin, samidin
O O O O O O
H3C H H3C OCOCH3
H3C O O H3C O O
Xanthogalin Samidin
H3C H3C
CH3
H CH3
2.3.5 Nhóm 5:6 pyranocoumarin
Nhóm này ít gặp trong cây. Chất alloxanthoxyletin và avicennin là ví dụ.
SVTH: Nguyễn Thị Hồng Thái Trang 10
- Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Tiến Công
H3 C CH3 H3 C CH3
O O
H3CO O O H3CO O O
Avicennin Alloxanthoxyletin
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.
H3CO O O
O O O
OH O
OH OH OH
OH
Scandenin Wedelolacton
CO R2
H3CO O O
O
O Frutinon A R1=R2=H
O Frutinon B R1=OMe, R2=H
O O Frutinon C R1=H, R2=OH
R1
Calophyloid
SVTH: Nguyễn Thị Hồng Thái Trang 11
- Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Tiến Công
H3CO
OH
O OH O O O
O
O O
Jatrophin
OH
Phyllocoumarin OCH3
OCH3
Nếu đổi vị trí nhóm carbonyl với dị tố oxy
OH
trong benzo-α-pyron thì ta có isocoumarin, ví dụ
O
hydrangenol có trong một số cây thuộc chi Hydrangea
OH O Hydrangenol
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 CH 3 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.
SVTH: Nguyễn Thị Hồng Thái Trang 12
- Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Tiến Công
O
6
7
HO O O HO O O
pyranocoumarin furanocoumarin
7 HO O O
HO 8 O O
O
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 Br 2 tách HBr.
Giai đoạn 1: cộng tác nhân Br+ vào hợp chất 7-hydroxy-4-methylcoumarin.
Giai đoạn 2: tách HBr.
CH3 CH3
H3C Br
Br
H
Br2 -HBr
Br
HO O O HO O O
HO O O
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 AlCl 3 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:
SVTH: Nguyễn Thị Hồng Thái Trang 13
- Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Tiến Công
CH3 CH3 CH3 O CH3
(CH3CO)2O O AlCl3
HO O O H3C O O O 130oC HO O O HO O O
(A) (1) (2) (3)
O
Khi vị trí số 8 bị chiếm đóng, nhóm acyl sẽ chuyển sang vị trí số 6:
CH3 O CH3
O AlCl3 H3C
H3C O O O 150oC HO O O
(4) C2H5 C2H5 (5)
4.3 Phản ứng đóng vòng nội phân tử
Phỏng theo TLTK [4].
Khi dùng dư xúc tác AlCl 3 , 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):
CH3 CH3 CH3
O AlCl3 AlCl3
Cl o
150 C
O O O HO O O O O O
(6) Cl (7) (8)
O O
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:
CH3 CH3
O
O AlCl3 dö
Cl 150oC
O O O O O O
C2H5 (9) C2H5 (10)
Sự đóng vòng cũng xảy ra khi dùng base K 2 CO 3 và CH 3 CN 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).
SVTH: Nguyễn Thị Hồng Thái Trang 14
- Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Tiến Công
CH3 CH3
R2
R1 K2CO3
HO O O X CH3CN O O O
(2) O
O CH3 R1 CH3
(11)
O
R1= CH3, C6H5, p-CH3OC6H5,p-ClC6H5, OC2H5
R2= H, COOC2H5
X= Cl, Br
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:
O CH3 CH3
H R2
R2 R1 K2CO3
X R1
HO O O CH3CN O O O
CH3 O CH3
(12) O (13)
R1= CH3, C6H5, p-CH3OC6H5,p-ClC6H5, OC2H5
R2= CH3, C2H5
X= Cl, Br
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 K 2 CO 3 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:
CH3 CH3
Aceton/K2CO3
+ R CO CH2Br
3 giôø R CO CH2 O
HO O O O O
(A) (17)
NaOH 1M
5 giôø
R
CH3
O O O
(18)
SVTH: Nguyễn Thị Hồng Thái Trang 15
- Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Tiến Công
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:
Cl CH3
CH3 O
S
50-80oC (19)
O
+ HOSO3Cl
HO O O HO O O
(A)
> 80oC
Cl CH3
O
S
O (20)
HO O O
O S Cl
O
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:
SVTH: Nguyễn Thị Hồng Thái Trang 16
- Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Tiến Công
R2 R2
R1 R1
O H2SO4
+
OH O O
R OR O R
H+
H+ _
H2O
HO R2 HO R2
R1 _ R1
ROH
COOR
OH O O
R R (35)
(34)
Cơ chế của phản ứng này tương tự như phản ứng thế S E Ar 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:
CHO X X X
pyridine _ ROH
+ _ COOR
H2O
OR1 COOR OH O O
(36)
X= CN, COOR, CONH2
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:
SVTH: Nguyễn Thị Hồng Thái Trang 17
- Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Tiến Công
CHO
(CH3CO)2O, NaOAc
O O
OH
H2O
H+ N N _ 2HN O
O O
O
OH N N
_ O O
N H2O
N
O O
OH
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:
R R
H
O Pd O
+
HCOOH, NaOAc O O
O OH COOR O
(37)
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
SVTH: Nguyễn Thị Hồng Thái Trang 18
nguon tai.lieu . vn