1

Nghiên cứu chuyển hóa một số isatin tetra-O-
acetyl-β-D-glucopyranosyl thiosemicacbazon thế Quách Thị Thanh Vân

Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
Luận văn ThS chuyên ngành: Ha hu cơ; Mã số: 60 44 27
Người hướng dẫn: PGS. TS Nguyễn Đình Thành
Năm bảo vệ: 2012 Abstract: Tổng hợp 4-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-glucopyranosyl)thiosemicarbazid.
Tổng hợp một số N-alkylisatin. Tổng hợp một số dẫn xuất N-alkylisatin 4-(2,3,4,6-tetra-
O-acetyl-β-D-glucopyranosyl)thiosemicarbazon. Tổng hợp isatin (2,3,4,6-tetra-O-acetyl-
β-D-glucopyranosy)l thiosemicarbazon từ 2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-glucopyranosyl)
thiosemicarbazid. Tổng hợp một số dẫn xuất base Mannich từ isatin(2,3,4,6-tetra-O-
acetyl-β-D-glucopyranosyl) hiosemicarbazon. Xác định cấu trúc của các N-alkylisatin và
base Mannich của 4-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-glucopyranosyl)thiosemicarbazon tổng
hợp được bằng phương pháp phổ. Thử hoạt tính sinh học của một số hợp chất N-
alkylisatin 4-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-glucopyranosyl)thiosemicarbazon tổng hợp
được.

Keywords: Hóa hu cơ; Hợp chất glycoside; Hoạt tính sinh học; Hợp chất N-
alkylisatin Content
Ngày nay với sự phát triển của khoa học kĩ thuật đã đem lại cho con người nhiều thành tựu

tetra-O-acetyl-β-D-glucopyranosyl) thiosemicarbazid.
 Tổng hợp một số dẫn xuất base Mannich từ isatin(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-
glucopyranosyl)thiosemicarbazon.
 Xác định cấu trúc của các N-alkylisatin và base Mannich của 4-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-
glucopyranosyl)thiosemicarbazon tổng hợp được bằng phương pháp phổ
 Thử hoạt tính sinh học của một số hợp chất N-alkylisatin 4-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-
glucopyranosyl)thiosemicarbazon tổng hợp được.

3

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1. 1. TỔNG QUAN VỀ ISOTHIOCYANAT
1.1.1. Giới thiệu về glucosyl isothiocyanat
1.1.2. Phương pháp tổng hợp glycosyl isocyanat và glucosyl isothiocyanat
1.1.3. Tính chất hoá học của glycosyl isocyanat và glucosyl isothiocyanat
1.1.3.1 Phản ứng với amoniac và amin
1.1.3.2. Phản ứng với aminoacid
1.1.3.3. Phản ứng với amid
1.1.3.4. Phản ứng với aminoaceton hydrocloride
1.1.3.5.Phản ứng với 2-cloroethylamin hydrocloride
1.1.3.6. Phản ứng với diamin và diazomethan
1.2. VỀ TỔNG HỢP THIOSEMICARBAZID
1.2.1. Tổng hợp thiosemicacbazid

1.2.1.1. Phản ứng của isothiocyanat và hydrazin
1.2.1.2. Phản ứng khử thiosemicarbazon bằng NaBH
4
.
1.2.1.3. Phản ứng của hydrazin với các dẫn xuất của acid thiocarbamic
1.2.1.4. Phản ứng của cyanohydrazin với hydrosulfide.

phổ FTIR Magna 760 (NICOLET, Mỹ) bằng phương pháp đo phản xạ trên mẫu bột KBr. Phổ
1
H
và
13
C NMR được ghi trên máy phổ AVANCE Spectrometer 500MHz (BRUKER, Đức) trong
dung môi DMSO-d
6
, chất chuẩn nội TMS. Phổ MS được ghi trên máy phổ LTQ Orbitrap XL
(Theromo Scientific, USA).
TDẫn xuất 2,3,4,6-tetra-O-acetyl--glucopyranosyl isothiocyanat được tổng hợp theo tài
liệu [3,11,19,29]. Các phản ứng tổng hợp 4-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-
glucopyranosyl)thiosemicarbazon của isatin và N-alkylisatin thế được thực hiện bằng phương
pháp tổng hợp dùng lò vi sóng [15].
Sơ đồ phản ứng chung như sau:

5

N
O
O
R
O
OAc
NCS
AcO
AcO
OAc
NH
2

NH
AcO
AcO
OAc
C
S
NH
N
N
O
R
(1)
(2)
(3a-3i)
(4a-4i)
R = CH
3
(3a, 4a); C
2
H
5
(3b, 4b); n-C
3
H
7
(3c, 4c);
i-C
3
H
7
2.1. TỔNG HỢP (2,3,4,6-TETRA-O-ACETYL-

-D-GLUCOPYRANOSYL)
THIOSEMICARBAZID
2.1.1. Tổng hợp tetra-O-acetyl-α-D-glucopyranosyl bromide
O
OH
HO
HO
OH
OH
O
OAc
AcO
AcO
Br
OAc
1) Ac
2
O / HClO
4
2) Br
2
/ P ®á/ H
2
O

Cho anhydrid acetic (160ml) vào bình cầu ba cổ được đặt lên mày khuấy , có lắp nhiệt kế

AcO
AcO
OAc
N C S
Pb(SCN)
2

Cho muối chì thiocyanat ( 0.24 mol, 64 g) và tetra-O-acetyl-α-D-glucopyranosyl bromo
(0.175 mo, l72.8g) trong 400ml toluen khan. Hỗn hợp phản ứng được đun hồi lưu trong 3 giờ.
Dung dịch thu được c màu vàng đậm. Cất loại dung môi bằng máy hút chân không. Lọc sản
phẩm thu được bằng phễu lọc Buchner. Sản phẩm được kết tinh lại bằng ethanol. Thu được kết
tủa là 66g, điểm nóng chảy 110–112
o
C.
2.1.3. Tổng hợp tetra-O-acetyl-ß-D-glucopyranosyl thiosemicarbazid
Hợp chất 2,3,4,6-tetra-O-acetyl-

-D-glucopyranosyl thiosemicarbazid được tổng hợp
theo hai phương pháp c sơ đồ chung như sau:

b. Phương pháp 2
Cho vào bình cầu 500 ml gồm CH
2
Cl
2
(140 ml) và (0.082 mol, 32 g) tetra-O-acetyl-β-D-
glucopyranosyl isothiocyanat, hỗn hợp được làm lạnh sâu và được khuấy trên máy khuấy từ.
Tiếp tục nhỏ từ từ hỗn hợp gồm 4.5 ml hydrazin hydrat và 140 ml CH
2
Cl

CH
3
I
K
2
CO
3
DMF
N
O
O
CH
3

Cho 4,41 gam isatin, 7ml DMF vào bình cầu dung tích 100ml lắc đều. Thêm vào đ 2,4
ml CH
3
I và 6,20 gam K
2
CO
3
. Thời gian chiếu xạ 2 phút. Lọc, rửa bằng nước lạnh qua bộ lọc hút
chân không thu được 4,06 gam N-methylisatin (84%) có nhiệt độ nóng chảy t
nc
= 130-131C.
Theo tài liệu [31] 129-130C.
2.2.2. Tổng hợp N-ethylisatin (3b)
N
H
O

hút chân không thu được 4,09 gam N-ethylisatin (78%) có nhiệt độ nóng chảy t
nc
= 84-86C.
Theo tài liệu [31] 86-87C.
2.2.3. Tổng hợp N-n-propylisatin (3c)
N
H
O
O
+
K
2
CO
3
DMF
N
O
O
CH
2
CH
2
CH
3
CH
3
CH
2
CH
2

3
Br

Thời gian chiếu xạ 6 phút. Từ 0,03 mol chất đầu sau phản ứng lọc, rửa bằng nước lạnh
qua bộ lọc hút chân không thu được 0,58 gam N-i-propylisatin (10%) có nhiệt độ nóng chảy t
nc
=
76-77C.
2.2.5. Tổng hợp N-n-butylisatin (3e)
N
H
O
O
+
K
2
CO
3
DMF
N
O
O
CH
2
CH
2
CH
2
CH
3

2
CH
CH
3
CH
3
CH
3
CH CH
2
Br
CH
3

Thời gian chiếu xạ 5 phút. Từ 0,03 mol chất đầu sau phản ứng lọc, rửa bằng nước lạnh
qua bộ lọc hút chân không thu được 0,49 gam N-i-butylisatin (8%) có nhiệt độ nóng chảy t
nc
=
88-89C.
2.2.7. Tổng hợp N-allylisatin (3g)
N
H
O
O
+
K
2
CO
3
DMF

DMF
N
O
O
CH
2
CH
2
Cl

Thời gian chiếu xạ 3 phút. Từ 0,03 mol chất đầu sau phản ứng lọc, rửa bằng nước lạnh
qua bộ lọc hút chân không thu được 7,03 gam N-benzylisatin (99%) có nhiệt độ nóng chảy t
nc
=
128-130C. Theo tài liệu [31] 130-132C.
2.2.9. Tổng hợp N-phenethylisatin (3i)
N
H
O
O
+
K
2
CO
3
DMF
N
O
O
CH


O
OAc
NH
AcO
AcO
OAc
C
S
NH NH
2
+
N
O
O
CH
3
C
2
H
5
OH
CH
3
COOH

O
OAc
NH
AcO

C
S
NH NH
2
+
N
O
O
C
2
H
5
C
2
H
5
OH
CH
3
COOH
O
OAc
NH
AcO
AcO
OAc
C
S
NH
N

O
n_C
3
H
7
C
2
H
5
OH
CH
3
COOH

O
OAc
NH
AcO
AcO
OAc
C
S
NH
N
N
O
n_C
3
H
7

3
H
7
C
2
H
5
OH
CH
3
COOH
O
OAc
NH
AcO
AcO
OAc
C
S
NH N
N
O
i_C
3
H
7
(4d)

Tiến hành phản ứng với lượng 0,84 gam 4-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-


9
C
2
H
5
OH
CH
3
COOH

O
OAc
NH
AcO
AcO
OAc
C
S
NH
N
N
O
n_C
4
H
9
(4e)

Tiến hành phản ứng với lượng 0,84 gam 4-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-


2
H
5
OH
CH
3
COOH
O
OAc
NH
AcO
AcO
OAc
C
S
NH
N
N
O
CH
2
CH CH
3
CH
3
(4f)

13

Phản ứng được thực hiện trong lò vi sóng ở 600W, thời gian phản ứng là 15 phút. Với

CH
3
COOH

O
OAc
NH
AcO
AcO
OAc
C
S
NH
N
N
O
CH
2
CH CH
2
(4g)

Phản ứng được thực hiện trong lò vi sóng ở 600W, thời gian phản ứng là 20 phút. Với
lượng đẳng mol ban đầu là 2 mmol thì sau phản ứng thu được 1,04 gam. Hiệu suất phản ứng là
88% và điểm nóng chảy đo được là 150C-154C.
2.3.8. Tổng hợp N-benzylisatin 4-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-

-D-glucopyranosyl)
thiosemicarbazon (4h)
O

C
S
NH
N
N
O
CH
2
(4h)

14

Tiến hành phản ứng với lượng 0,84 gam 4-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-

-D-
glucopyranosyl)thiosemicarbazid và 0,48 gam N-benzylisatin. Thực hiện phản ứng trong lò vi
sóng ở 600W trong thời gian 15 phút. Sau phản ứng thu được 1,20 gam đạt hiệu suất 94% và
điểm nóng chảy đo được là 195-196C.
2.3.9. Tổng hợp N-phenethylisatin 4-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-

-D-glucopyranosyl)
thiosemicarbazon (4i)

O
OAc
NH
AcO
AcO
OAc
C

O
C
2
H
5
(4i)

Tiến hành phản ứng với lượng 0,84 gam 4-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-

-D-
glucopyranosyl)thiosemicarbazid và 0,50 gam N-phenethylisatin. Thực hiện phản ứng trong lò vi
sóng ở 600W trong thời gian 9 phút. Sau phản ứng thu được 1,34 gam đạt hiệu suất 96% và điểm
nóng chảy đo được là 200-203C.
2.4. TỔNG HỢP MỘT SỐ BASE MANNICH CỦA ISATIN(2,3,4,6-TETRA-O-ACETYL-

-DGLUCOTOPYRANOSYL)THIOSEMICARBAZON
Chúng tôi đã tiến hành khảo sát việc tổng hợp các hợp chất base Mannich của isatin(tetra-
O-acetyl-β-D-glucopyranosyl)thiosemicarbazon với một số công việc sau:
1. Tổng hợp insatin (tetra-O-acetyl-β-D-glucopyranosyl)thiosemicarbazon .
2. Tổng hợp các base Mannich của isatin(tetra-O-acetyl-β-D-glucopyranosyl) thiosemicarbazon
với một số amin là morpholine, piperydine,
15

Các phản ứng tổng hợp dẫn xuất 2,3,4,6-(tetra-O-acetyl-β-D-gluc°Ctopyranosyl)
thiosemicarbazon của isatin được thực hiện bằng phương pháp tổng hợp dùng lò vi sóng.

Sơ đồ phản ứng chung:

* Tổng hợp insatin (2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-glucopyranosyl) thiosemicarbazon .
16

đ lọc kết tủa tách ra, lấy kết tủa thu được đem kết tinh lại trong hỗn hợp ethanol 96% và toluen
tỉ lệ 1:1. Phản ứng được thực hiện với amin bậc 2 là morpholin. Với lượng dư HCHO và
morpholine thì sau phản ứng thu được 0,43 g (hiệu suất 62,6 %) Đnc: 212-214
0
C

2.4.2. Tổng hợp 2,3,4,6-tetra-O-acetyl-

-D-glucopyranosyl thiosemicarbazon củaN-
(piperidino)methylenisatin.
18 Phản ứng được thực hiện với amin bậc 2 là piperidin. Với lượng dư HCHO và piperidin
thì sau phản ứng thu được 0,27 g (hiệu suất 41,7 %).
2.4.3. Tổng hợp 2,3,4,6-tetra-O-acetyl-

-D-glucopyranosyl thiosemicarbazon củaN-(1 metyl-
piperazino)methylenisatin.

Phản ứng được thực hiện với amin bậc 2 là 1-metyl-piperazine. Với lượng dư HCHO và
1-metyl-piperazine thì sau phản ứng thu được 0,238 g (hiệu suất 36,3 %), Đnc : 215-217
0
C
2.4.4. Tổng hợp2,3,4,6-tetra-O-acetyl-

-D-glucopyranosyl thiosemicarbazon củaN-
(diethylaminno) methylenisatin.
19


C
2
H
5
NH
C
NH
S
O
OAc
H
H
H
H
AcO
OAc
N
N
O
CH
2
N
C
2
H
5
HCHO
(C
2
H

trong điều kiện phản ứng êm dịu và đạt hiệu suất cao.
Dựa trên cơ sở đ, trong luận văn này, để tổng hợp tetra-O-acetyl-β-D-glucopyranosyl
isothiocyanat chúng tôi đã tiến hành phản ứng chuyển hoá dẫn xuất tetra-O-acetyl-α-D-
glucopyranosyl bromide với muối chì thiocyanat trong dung môi toluen khan. Phản ứng chạy
theo cơ chế phản ứng thế nucleophil lưỡng phân tử (S
N
2). Phản ứng tổng hợp tetra-O-acetyl-β-D-
glucopyranosyl isothiocyanat tiến hành tương đối dễ dàng, hiệu suất phản ứng 80%. Cấu trúc của
sản phẩm được xác nhận bằng điểm chảy và ghi phổ hồng ngoại.

3.2. VỀ TỔNG HỢP (2,3,4,6-TETRA-O-ACETYL-

-D-
GLUCOPYRANOSYL)THIOSEMICARBAZID
Đây là giai đoạn tiếp theo của quá trình tổng hợp, là giai đoạn tạo ra hợp chất
thiosemicarbazid từ hợp chất tetra-O-acetyl-β-D-glucopyranosyl isothiocyanat . Hợp chất này
được dùng để tiến hành hàng loạt các phản ứng ngưng tụ với isatin thế ở giai đoạn sau
Trong phổ hồng ngoại của hợp chất này xuất hiện băng sng hấp thụ đặc trưng cho dao
động hoá trị của nhóm C=O (ester) ở 1752 cm
–1
, đồng thời băng sng hấp thụ mạnh ở 1242 cm
–
1
và ở 1043 cm
–1
đặc trưng cho dao động hoá trị và biến dạng của nhóm liên kết C–O–C (ester).
Băng sng hấp thụ mạnh và rộng xuất hiện ở 2026 cm
–1
đặc trưng cho dao động hoá trị đối xứng
của liên kết N=C=S đã không còn và thay vào đ là băng sng ở vùng 3322 cm

proton của các nhóm NH và NH
2
ở =9,25; 8,18 và 4,59 ppm tương ứng (Hình 3.3).
Các số liệu phổ IR và
1
H NMR của sản phẩm chứng tỏ hợp chất tetra-O-acetyl-β-D-
glucopyranosyl thiosemicacbazi được chuyển hóa thành công từ tetra-O-acetyl-β-D-
glucopyranosyl isothiocyanat.
3.3. TỔNG HỢP CÁC N-ALKYLISATIN
Bảng 3.1. Kết quả tổng hợp của một số N-alkylisatin (3a-i)
STT
R
Tác nhân

Phút/W*
(%)
Đ
nc
(C)
TN
TL
[14,31]
TN
TL
[14,31]
3a
CH
3

CH

n-C
3
H
7
Br
4/180
75
-
74-76
-
3d
i-C
3
H
7

i-C
3
H
7
Br
3/180
10
-
76-77
-
3e
n-C
4
H

3
H
5

C
3
H
5
Br
3/180
90
-
92-93
-
3h
CH
2
C
6
H
5

CH
2
C
6
H
5
Br
3/180

* W: Công suất của lò vi sóng.

3.3. TỔNG HỢP N-ALKYLISATIN (2,3,4,6-TETRA-O-ACETYL-β-D-
GLUCOPYRANOSYL)THIOSEMICARBAZON
Chúng tôi đã thực hiện phản ứng ngưng tụ của 4-(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-

-D-
glucopyranosyl)thiosemicarbazid với 9 isatin thế khác nhau trong dung môi ethanol khan và
dùng axit acetic băng làm xúc tác. Phản ứng được thực hiện trong lò vi sóng với thời gian từ 5-15
23

phút, tùy vào từng nhóm thế.
3.4. VỀ TỔNG HỢP CÁC BASE MANNICH CỦA INSATIN (2,3,4,6-TETRA-O-
ACETYL-

-D-GLUCOTO-PYRANOSYL)THIOSEMICARBAZID
Hiệu suất, nhiệt độ nóng chảy và màu sắc 7 base Mannich của isatin (2,3,4,6-tetra-O-
acetyl--D-glucopyranosyl)thiosemicarbazon ứng với mỗi amin bậc 2 khác nhau tổng hợp được
được trình bày trong Bảng 3.6:
Để chứng minh cấu trúc của sản phẩm base mannich đã tổng hợp được, chúng tôi đã ghi
được phổ hồng ngoại, phổ cộng hưởng từ hạt nhân
1
H-NMR,
13
C-NMR kết hợp với kỹ thuật phổ
2 chiều tương tác gần HSQC, tương tác xa HMBC và khối phổ.
Phổ IR cho biết sự có mặt của các nhóm chức đặc trưng trong phân tử. Với các sản phẩm
base Mannich được tổng hợp từ phản ứng của isatin (2,3,4,6-tetra-O-acetyl--D-
glucopyranosyl)thiosemicarbazon với andehit fomic và các dẫn xuất amin bậc 2 cho băng sng
hấp thụ ở 3232 cm

-1
đặc trưng cho dao động hóa trị của liên kết C-H của các nhm ankyl, băng sng
hập thụ ở 1746 cm
-1
và 1230 cm
-1
đặc trưng cho dao động hóa trị của nhóm C=O (este) và C-O-
C (este). Ngoài ra còn c băng sng hấp thụ ở 1373 cm
-1
đặc trưng cho dao động hóa trị của
nhm C=S, băng sng ở 1517–1600 cm
-1
đặc trưng cho dao động hóa trị của liên kết CH trong
vòng thơm.

24

Phổ cộng hưởng từ hạt nhân
1
H-NMR và
13
C-NMR cho biết độ chuyển dịch hóa học của
các proton và nguyên tử C13 trong phân tử. Hợp chất base Mannich N-(methylenmorpholine)
isatin (2,3,4,6-tetra-O-acetyl--D-glucopyranosyl) thiosemicarbazon được chọn làm chất đại
diện để phân tích cụ thể cấu trúc. Quy ước hợp chất được đánh dấu như sau:

Trên phổ
1
H-NMR của hợp chất này cho thấy các proton trong vòng đường c độ chuyển
dịch hóa học nằm trong khoảng 4,3–5,9 ppm, các proton của hợp phần indole cho tín hiệu cộng

H
H
H
H
NH
AcO
AcO
OAc
C
S
NH N
N
O
N O
a
b
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14

k
í
í
n
n
h
hv
v
ò
ò
n
n
g
gv
v
ô
ôk
k
h
h
u

CH
3

0
17
30
0
0
15
0
20
32
4b
C
2
H
5

0
18
28
0
0
0
0
18
30
4f
i-C
4

H
5
CH
2

0
18
29
0
0
14
0
21
32

Như vậy: Khi thay đổi lượng sản phẩm từ 100L sang 150L, một số sản phẩm có sự
thay đổi về hoạt tính sinh học với đường kính vòng vô khuẩn tăng lên đáng kể. Nhưng cũng c
sản phẩm thì sự thay đổi là ít hoặc không đáng kể. Nhng sản phẩm này có hoạt tính sinh học
mạnh hơn.
3.5.2. Hoạt tính bắt gốc tự do DPPH
a) Chuẩn bị mẫu.
Các dẫn xuất N-ankylinsatin (2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-glucopyranosyl)
thiosemicarbazon và chất chuẩn resveratrol được pha trong etanol thành các dung dịch có nồng
độ 0,5; 1,0; 2,0; 4,0; 8,0; và 12,0 mM. DPPH được pha trong ethanol thành dung dịch có nồng độ
150 μM bằng cách hòa tan 5,9 mg DPPH trong 100 ml ethanol.
b) Phương pháp tiến hành