Lời cảm ơn.
Trong thời gian 3 tháng làm thực nghiệm, được sự hướng dẫn
trực tiếp hết sức nhiệt tình của
Thầy giáo - GS.TS Trần Mạnh Bình
Cô giáo - TS Phạm Thị Minh Thuỷ
Cùng sự chỉ bảo và giúp đỡ về mọi mặt của các thầy cô giáo
còng nh các thầy cô kĩ thuật viên trong bộ môn Hoá Hữu Cơ, tôi đã
hoàn thành khoá luận tốt nghiệp của mình theo đúng thời gian quy
định.
Có được kết quả ngày hôm nay, tôi xin bầy tỏ lòng biết ơn sâu
sắc tới thầy giáo - GS.TS Trần Mạnh Bình, cô giáo - TS Phạm Thị
Minh Thuỷ cùng toàn thể các thầy cô kĩ thuật viên.
Tôi còng xin chân thành cảm ơn sự tận tình giúp đỡ của thầy
giáo - TS Đỗ Ngọc Thanh ( Phòng nghiên cứu trung tâm ) và cô
giáo - TS Chu Thị Léc ( Tổ môn Vi nấm - Kháng sinh ) cùng các bộ
môn, phòng ban, bạn bè trong trường đã tạo điều kiện cho tôi hoàn
thành khoá luận.
Hà Nội ngày 27/5/2002.
Sinh viên
Nguyễn Quyết Chiến.
ĐẶT VẤN ĐỀ
Hiện nay, nhu cầu thuốc phòng và điều trị bệnh là rất lớn, đặc biệt là
các bệnh nhiễm khuẩn nên việc tìm ra các thuốc mới càng cấp thiết hơn.
Giữa cấu trúc hoá học và tác dụng dược lý thường có mối quan hệ mật
thiết, do đó người ta đã tìm tòi và lùa chọn ra những khung và nhóm chức có
tác dụng sinh học để tổng hợp, bán tổng hợp ra thuốc mới.
Các base azometin, các oxim và các hydrazon đã được các nhà khoa
học trên thế giới nghiên cứu từ lâu, không chỉ được sử dụng như một chất
trung gian để tổng hợp một số hợp chất dị vòng chứa N hay tổng hợp
β- aminoceton mà chính bản thân nó cùng có một số tác dụng sinh học như
kháng khuẩn, kháng nấm, điều trị lao, hủi, lợi tiểu . . . Nhiều chất trong số đó

H
5
- CH
= N - C
6
H
5
và gọi tên là benzylidenanilin hay benzalanilin ). Đây là chất đầu
tiên thuộc dãy anilin thế.
Từ năm 1864 đến nay, nhiều tác giả trên thế giới đã tiếp tục nghiên cứu
một cách có hệ thống phản ứng của các aldehyd với amin bậc 1, bậc 2 thuộc
dãy béo, dãy thơm và dị vòng.
Ví dô: Amin bậc 1 ( 1 mol )
Tại Việt Nam còng đã có một số công trình nghiên cứu về vấn đề này
(GS-Đặng Như Tại và cộng sự)
Tại Trường Đại học Dược Hà Nội cũng đã có một số luận án PTS
nghiên cứu tổng hợp các azometin từ các aldehyd thơm và amin thơm làm
chất trung gian tổng hợp các dẫn chất thuộc dãy β-aminoceton.
1.1.2. Một số azometin - oxim và hydrazon dùng làm thuốc:
R-CHO + H
2
N – R’ R – CH = N – R’ + H
2
O
Bảng 1. Một số Azometin-Oxim-Hydrazon dùng làm thuốc
STT TÊN THUỐC CÔNG THỨC CẤU TẠO TÁC
DÔNG
1 Phtivazid
( 3 - methoxy - 4 -
hydroxy benzaldehyđ

N CH N NH C
O
NH
2
Kháng
khuẩn
4 Nifuroxim
(Anti - 5 - nitro
furaldoxim
Kháng
nấm
5
Sulfacinamin
CH=CH CH=N
S
O
O
NH
2
Kháng
khuẩn
6
Ampecloral
Điều trị
chứng
biếng ăn
7
Ambuside
Cl N CH C
OH

+ Các tetracyclin bán tổng hợp.
Các kháng sinh trong nhóm này có khung cấu trúc chung nh sau:
R
6
R
1
OH
R
3
O OH O
COR
5
OH
CH
3
CH
3
R
4
R
2
H
OH
7
8
10
9
11
12
5

doxycyclin chỉ nên dùng ngày 1 lần với liều lượng thấp và không nên dùng
trong trường hợp nhiễm khuẩn đường niệu và bệnh nhân bị thiểu năng thận.
Hai trường hợp này thì nên dùng tetracyclin có tác dụng ngắn hạn do bài xuất
nhanh.
1.3. Tính chất chung của các Oxim - Hydrazon - Azometin.
1.3.1. Tính chất vật lí [15].
* Oxim.
Được hình thành do sự kết hợp của hydroxylamin với aldehyd hoặc
ceton. Oxim thường là các chất rắn kết tinh, có điểm chảy xác định, Ýt tan
trong nước( Trừ acetoxim ), tan trong alcolethylic, ether, DMF. Oxim của các
aldehyd thơm và các ceton không đối xứng RCOR’ tồn tại dưới 2 dạng đồng
phân syn và anti. Dạng syn ( cấu hình cis ) là dạng có nhóm OH ở cùng phía
với gốc R hoặc Ar liên kết với Cacbon trong nhóm còn dạng anti có
cấu hình đối lập. Điểm nóng chảy của oxim dạng anti cao hơn dạng syn.
* Azometin
Là những chất có cấu trúc imin ( - CH = N - ) thường không bền do
khuynh hướng polyme hoá, ngưng tụ hoặc thuỷ phân. Dạng mạch hở thường
không bền, không thể tách ra thành dạng tự do.
Các azometin có cấu trúc thế thì bền vững hơn azometin có cấu trúc
không thế.
Với các azometin thế ở N ( dãy N - alkyl hoá hoặc N - aryl hoá ) cấu
tróc R - CH = N - R’ thì gốc R là mạch hở thường là chất lỏng và kém bền,
trong đó cấu trúc CH
2
= N - R’ tồn tại ở trạng thái trimer hoá song cấu trúc
của nó là một dị vòng, các chất khác nhanh chóng bị trùng hợp hoá. Với gốc
R thơm thì azometin là những chất rắn kết tinh, tồn tại dưới dạng đơn phân tử,
có tính kiềm, Ýt tan trong nước, tan trong alcol, cloroform, benzen, DMF ,
không tan trong ether.
*Hydrazon

Oxim tác dụng với methyl iodua trong môi trường trung tính sẽ tạo ra
dẫn xuất N-methyl
C
R
R'
N
CH
3
CH
3
C
C
C
C
+
I
-
-HI
C
R
R'
N
CH
3
O
CH
3
I
C
R


3 H
2

+ H
2
O + NH
3

+-
C
N
C
6
H
5
C
6
H
5
OH
C
N
HO C
6
H
5

Do trên nguyên tử N có cặp điện tử không chia sẻ nên N là một trung
tâm base Lewis. Liên hợp (n,∏) có ảnh hưởng nhất định đến tính chất base của
hợp chất azometin.Ngoài ra,các nhóm thế trên nhân thơm của phần amin cũng
ảnh hưởng rõ rệt đến tính base này.
Kết hợp với acid tạo muối
R - CH = N - R’ + HCl
b. Phản ứng cộng
- Cộng hợp hydro
R-CH=N-R’ +H
2
R - CH
2
- NH - R’

- Cộng hợp halogen
Sản phẩm cộng hợp halogen vào azometin làm bão hoà dây nối đôi
R-CH=N-R’ + Br
2
R - CHBr - NBr - R’
C
C
C
C
N
H
CHR
Cl
(-)
(+)
- Cộng hợp các acid sulfurơ và các sulfit kiềm

R - CH = N - R’ + H
3
C - CO - C
6
H
5
R - CH - NH - R’
c.Phản ứng cắt mạch
- Phản ứng thuỷ phân các azometin thế
Các azometin N-alkyl bị thuỷ phân bởi dung dịch NaOH 30%, trong
khi đó các base azometin N-aryl thì bền vững trong kiềm và bị thuỷ phân dễ
dàng ở nhiệt độ lạnh với sự có mặt của acid vô cơ tạo aldehyd và amin tương
ứng
R - CH = N - R’ + H
2
O RCHO + H
2
N - R’
d. Độ bền vững của các azometin
H SO
3
H
CN
R MgX
R
CH
2
– CO – C
6
H

O RCHO + C
6
H
5
- CH
2
- N = NH
+ Với sự có mặt của ZnCl
2,
arylhydrazon của một số lớn các hợp chất
carbonyl bị chuyển thành indol và amoniac. Phản ứng được tiến hành bằng
cách nung chảy ở 180
o
C trên bình cách dầu.
C
6
H
5
NH N CH CH
2
CH
3
NH
3
+
NH
CH
3
( propanal hydrazon ) 3 - metyl Indol ( Scatol )
+ Phản ứng oxy hoá

1
R
2
NH R
+
2
H
2
R NH
2
+
CH
R
1
R
2
NH
2
1.4. Tổng hợp các dẫn chất Oxim - Azometin - Hydrazon
1.4.1. Phương pháp tổng hợp chung
Tính hoạt động của nhóm carbonyl là do sự phân cực của liên kết
luôn phân cực về phía oxy vì oxy có độ âm điện lớn hơn của carbon. carbon
của nhóm carbonyl là trung tâm tiếp nhận tác nhân ái nhân.
Do đó dùa trên tính chất của nhóm carbonyl có thể ngưng tụ với các
hợp chất kiểu B - NH
2
tạo sản phẩm kết tinh có điểm nóng chảy xác định.
C O
R
R'

C
O
R
R'
NH
2
B
+
-
Nhanh
C
OH
R
R'
NH B
H
2
O
-

-
Đây là phản ứng thuận nghịch, cân bằng và tốc độ phản ứng phụ thuộc
vào pH của môi trường. Bước cộng hợp trong môi trường trung tính hoặc base
đều xảy ra nhanh và bước dehydrat hoá là bước quyết định tốc độ phản ứng.
Bước dehydrat hoá luôn được xúc tác bởi acid nên thêm acid sẽ làm tăng tốc
độ phản ứng. Nếu chỉ tính đến hợp chất carbonyl, phản ứng cộng hợp thuận
lợi khi [H
+
] cao, nhưng tác nhân B - NH
2

nhân của phân tử amin tăng dần khi mật độ điện tử trên B càng lớn.
Nếu gốc B có khả năng hót điện tử sẽ làm giảm mật độ điện tử trên N
nên khả năng phản ứng của hợp chất giảm.
+ Sù có mặt và vị trí của các nhóm thế trên nhân thơm cũng ảnh
hưởng đến khả năng phản ứng.
Nhóm thế loại I ( ankyl, -OH, -OCH
3
) gây hiệu ứng +I, +M làm tăng
mật độ điện tử trên N nên tham gia phản ứng cộng ái nhân A
N
dễ hơn anilin.
Nhóm thế loại II ( -CHO, -NO
2
, -COOH ) cản trở phản ứng xảy ra.
Ví dô:
Các amin thơm sau được sắp xếp theo khả năng phản ứng tăng dần.
. .
-
NH
2
N
O
O
<
NH
2
C
HO
O
. .

Hiệu ứng không gian gây ra bởi các nhóm thế cũng ảnh hưởng nhiều
đến khả năng phản ứng. Trong phản ứng cộng ái nhân của nhóm carbonyl,
gốc R càng cồng kềnh thì càng gây hiện tượng án ngữ không gian, giảm khả
năng phản ứng.
Mặt khác yếu tố không gian của phân tử amin cũng ảnh hưởng nhiều vì
bước cộng hợp từ hợp chất carbonyl có cấu trúc tam giác phẳng ( I ) khi cộng
hợp sẽ hình thành sản phẩm cộng hợp tứ diện ( II ) và các nhóm thế phải thu
lại gần nhau hơn, vì vậy sự cộng hợp lại càng khó khăn
C O
+
B
H
B
C OH
(I)
(II)
HB: Tác nhân ái nhân ( amin bậc 1 )
c. Yếu tố xúc tác
Phản ứng tổng hợp có thể dùng xúc tác acid, base hoặc không cần xúc
tác. Điều này phụ thuộc vào tính ái nhân của tác nhân ái nhân. Nếu tính ái
nhân yếu ( tính base yếu ) thì cần xúc tác acid mạnh ( HCl, H
2
SO
4
). Ngược
lại với các hợp chất của N có tính base mạnh hơn thì phản ứng cộng hợp có
thể xảy ra trong môi trường acid yếu, trung tính, thậm chí base yếu
Cơ chế:
Xúc tác base: B - NH
2

C O H
C OH
+
+
C N B
+
. .
H
2
O
-
H
+
C NH B
C NH
2
OH
B
++
C OH
H
2
N B
. .
-
Vậy phản ứng xảy ra thuận lợi nhất tại một pH nhất định chứ không
phải trong môi truờng acid hay base mạnh. Tại vị trí pH tối ưu này aldehyd
được hoạt hóa mạnh đồng thời vẫn còn phần lớn thành phần ái nhân ở dạng tự
do không bị proton hoá. Nói chung thường trong vùng trị số pK của tác nhân
ái nhân.

Các sản phẩm phụ này làm giảm hiệu suất tổng hợp và làm quá trình
tinh chế khó khăn.
* Thời gian phản ứng:
Nên chọn sao cho phản ứng xảy ra gần nh hoàn toàn mà không làm
phân huỷ sản phẩm.
* Nhiệt độ phản ứng:
Nhiệt độ tăng làm tốc độ phản ứng tăng, tuy nhiên chỉ nên duy trì ở
nhiệt độ phù hợp vì nhiệt độ cao gây phân huỷ sản phẩm.
* Dung môi là rất quan trọng đối với phản ứng. Nếu các chất phản ứng
là chất rắn phải hoà tan trong dung môi ( Hoặc hỗn hợp dung môi ) phù hợp
để chúng có thể trộn đều. Ngoài ra dung môi còn ảnh hưởng đến tính phân
cực của liên kết còng như tính ái nhân ( Mật độ điện tử ) trên N làm
phản ứng thuận lợi hoặc khó khăn.Phản ứng cộng hợp aldehyd với amin bậc I
nếu chọn dung môi alcol sẽ làm sự phân cực của liên kết tăng giúp
phản ứng được thuận lợi hơn.
Phần 2. Thực nghiệm và kết quả
2.1. Nguyên liệu và phương pháp thực nghiệm
2.1.1. Nguyên liệu
a. Hoá chất
Tetracyclin hydroclorid, natri carbonat.
Hydroxylamin hydroclorid, semicarbazid, thiosemicarbazid,
paranitroanilin; 2,4-dinitrophenylhydrazin.
Ethanol tuyệt đối, methanol, cloroform, dimethylformamid.
Acid acetic khan, acid sulfuric đậm đặc.
b.Dụng cụ, máy móc
Bình cầu 3 cổ dung tích 250ml, bình cầu cổ mài 100ml, sinh hàn hồi
lưu, nồi đun cách thuỷ, máy khuấy từ có bộ phận nhiệt, cốc có mỏ dung tích
100ml, 200ml, bản mỏng sắc ký Silicagel Kieselgel 60F
254
( MERCK )

CH
3
N
CONH
2
OH
B B
( M = 481 )
B N
H
2
b. Điều kiện phản ứng
Môi trường khan nước, sử dụng ethanol tuyệt đối.
Nhiệt độ phản ứng duy trì ở nhiệt độ sôi của dung môi bằng đun hồi lưu
cách thuỷ có theo dõi bằng nhiệt kế, chất xúc tác là acid acetic khan hoặc acid
sulfuric đậm đặc.
Theo dõi quá trình phản ứng bằng SKLM, hệ dung môi là
cloroform :methanol với tỷ lệ thích hợp.
c. Tinh chế sản phẩm
Tinh chế sản phẩm bằng phương pháp kết tinh lại, dung môi là ethanol
tuyệt đối.
2.2. Tạo Tetracyclin Base
2.2.1. Nguyên tắc
Kiềm hoá tetracyclin hydroclorid bằng natricarbonat, lọc tetracyclin
base, sấy sản phẩm thu được trong tủ sấy chân không
2Tetracyclin.HCl + Na
2
CO
3
= 2Tetracyclin Base+ CO

2
O
H
+
-
HO CH
3
O OH
H
OH
N
CH
3
CH
3
O
CONH
2
OH
2
HO CH
3
N OH
H
OH
N
CH
3
CH
3

2
H
2
O
-
+
H
2
N NH C
S
NH
2
HO CH
3
O OH
H
OH
N
CH
3
CH
3
O
CONH
2
OH
2
HO CH
3
N OH

lấy tủa bằng phễu Buchner. Tinh chế lại trong ethanol tuyệt đối. Sản phẩm
mang sấy khô ở nhịêt độ 40
0
C trong tủ sấy chân không.
*Kết quả
Sản phẩm dạng bột màu vàng xanh, có khối lượng 1,25g.
Hiệu suất: 40%
Nhiệt độ nóng chảy 182 - 184
0
C
2.3.3.Tổng hợp semicarbazon tetracyclin (III)
2
+
H
2
N NH C
O
NH
2
HO CH
3
O OH
H
OH
N
CH
3
CH
3
O


H
2
O
-
* Tiến hành:
Trong bình cầu 3 cổ 100ml có lắp sinh hoàn hồi lưu hoà tan hoàn toàn
2,2g tetracyclin base ( 0,005 mol ) trong 10ml ethanol tuyệt đối nóng.
Thêm từ từ vào bình phản ứng hỗn hợp gồm 1,12g semicarbazid ( 0,01
mol ), 3g natriacetat đã hoà tan trong 5ml nước cất nóng. Lắc đều hỗn hợp
phản ứng, đun hồi lưu cách thuỷ có khuấy trong 60 phót, theo dõi phản ứng
bằng SKLM. Làm lạnh hỗn hợp bằng nước đá. Kết tinh semicarbazon bằng
cách cọ đũa thuỷ tinh vào thành bình, lọc lấy tủa bằng phễu Buchner. Tinh
chế lại trong ethanol tuyệt đối. Sản phẩm mang sấy khô ở nhịêt độ 40
0
C trong
tủ sấy chân không.
*Kết quả
Sản phẩm dạng bột màu đỏ nâu, có khối lượng 1,4g.
Hiệu suất: 45%
Nhiệt độ nóng chảy 190 - 194
0
C
2.3.4. Tổng hợp 2,4 - dinitrophenylhydrazon tetracyclin ( IV)
H
2
O
H
+
HO CH

NO
2
NO
2
NO
2
( M = 481 )
NH
O
2
N
NO
2
H
2
N
( M = 870 )

-2
+
2
* Tiến hành:
Trong bình cầu 3 cổ 100ml có lắp sinh hoàn hồi lưu hoà tan hoàn toàn
2g 2,4 - dinitrophenylhydrazin ( 0,01mol ) trong 10ml ethanol tuyệt đối nóng,
thêm từ từ vào bình phản ứng 5ml acid sulfuric đặc. Sau đó thêm từ từ vào
bình phản ứng dung dịch của 2,2 g tetracyclin base( 0,005 mol ) đã hoà tan
trong 10ml ethanol tuyệt đối nóng. Lắc đều hỗn hợp phản ứng, đun hồi lưu
cách thuỷ có khuấy trong 60 phót, theo dõi phản ứng bằng SKLM. Làm lạnh
hỗn hợp bằng nước đá. Kết tinh 2,4 - dinitrophenylhydrazon tetracyclin bằng
cách cọ đũa thuỷ tinh vào thành bình, rửa tủa bằng nước cất đến hết acid, lọc

2
OH
2
HO CH
3
N OH
H
OH
N
CH
3
CH
3
N
CONH
2
OH
( M = 481 )
H
2
N NO
2
( M = 720 )
NO
2
NO
2
( M = 138 )

-2

Cloroform ++ + + ++ +
Diethylether ++ ++ + + ++
Methnol ++ ++ ++ ++ ++