TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN

TRẦN THẢO PHƢƠNG

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP DẪN XUẤT NAPHTHALENE
VÀ KHẢO SÁT HOẠT TÍNH SINH HỌC

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CAO HỌC
NGÀNH HÓA HỮU CƠ

2015


TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN

TRẦN THẢO PHƢƠNG

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP DẪN XUẤT NAPHTHALENE
VÀ KHẢO SÁT HOẠT TÍNH SINH HỌC

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CAO HỌC
NGÀNH HÓA HỮU CƠ

CÁN BỘ HƢỚNG DẪN
PGs. Ts BÙI THỊ BỬU HUÊ

2015



i


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CAO HỌC

TRẦN THẢO PHƢƠNG

TÓM TẮT

Độc tính đối với tế bào là hoạt tính sinh học quan trọng trong lĩnh vực
hóa dược, nó có nhiều trong các hợp chất mang khung sườn naphthalenebenzimidazole và naphthalene-imidazopyridine. Các dẫn xuất của naphthalenebenzimidazole và naphthalene-imidazopyridine mang hoạt tính này được tổng
hợp thành công với hiệu suất tương đối qua năm bước bắt đầu từ
3,4,5-trimethoxybenzaldehyde. Phương pháp tổng hợp sử dụng phản ứng
ngưng tụ Stobbe, sau đó đóng vòng tạo khung sườn ethyl 4-acetoxy-5,6,7trimethoxy-2-naphthoate. Chuyển hóa nhóm chức ethyl ester thành nhóm
aldehyde, sau đó ngưng tụ với các dẫn xuất của o-phenylenediamine và hợp
chất dị vòng có cấu trúc tương tự nó như pyridine-2,3-diamine trong những
điều kiện khác nhau để tạo ra các dẫn xuất của naphthalene-benzimidazole và
naphthalene-imidazopyridine (6A-F). Cấu trúc của các chất tổng hợp được xác
định bằng phổ MS, 1H-NMR và 13C-NMR. Kết quả đánh giá hoạt tính sinh
học cho thấy hợp chất 6,7,8-trimethoxy-3-(5-methoxy-1H-benzo[d]imidazol2-yl)naphthalene-1-ol (6B) và 3-(5-chloro-1H-benzo[d]imidazol-2-yl)-6,7,8trimethoxynaphthalen-1-ol (6F2) có độc tính với tế bào ung thư MCF-7
(Michigan Cancer Foundation-7) ở mức độ tốt.
Từ khóa: Tổng hợp, benzimidazole, imidazopyridine, dị vòng, hoạt tính
sinh học.

ii


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CAO HỌC

TRẦN THẢO PHƢƠNG

Tôi xin cam kết luận văn này được hoàn thành dựa trên các kết quả
nghiên cứu của tôi và các kết quả của nghiên cứu này chưa được dùng cho bất
cứ luận văn cùng cấp nào khác. Riêng phần thử hoạt tính sinh học có sự hỗ trợ
của NCS. Hà Thị Kim Quy tại trường Đại học Quốc gia Seoul - Hàn Quốc.

Cần Thơ, ngày 29 tháng 3 năm 2015
Học viên cam kết

Trần Thảo Phương

iv


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CAO HỌC

TRẦN THẢO PHƢƠNG

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN............................................................................................... ii
TÓM TẮT .................................................................................................... iii
ABSTRACT ................................................................................................. iv
LỜI CAM KẾT ............................................................................................ v
DANH MỤC BẢNG.................................................................................... ix
DANH MỤC HÌNH ..................................................................................... x
DANH MỤC PHỤ LỤC ............................................................................ xii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ......................................................... xiv
Chƣơng 1: MỞ ĐẦU.................................................................................... 1
1.1 Lý do chọn đề tài............................................................................ 1
1.2 Mục tiêu nghiên cứu ...................................................................... 1
1.3 Nội dung nghiên cứu ...................................................................... 1

but-3-enoic acid (2) ............................................................................. 24
3.3.2 Tổng hợp ethyl 4-acetoxy-5,6,7-trimethoxy-2-naphthoate (3) .. 24
3.3.3 Tổng hợp 3-(hydroxymethyl)-6,7,8-trimethoxynaphthalen
-1-ol (4) ................................................................................................ 25
3.3.4 Tổng hợp 4-hydroxy-5,6,7-trimethoxy-2-naphthaldehyde (5) ... 25
3.3.5 Tổng hợp 6,7,8-trimethoxy-3-(5-nitro-1H-benzo[d]imidazol
-2-yl)naphthalen-1-ol (6A1) ................................................................. 26
3.3.6 Tổng hợp 6,7,8-trimethoxy-3-(5-methoxy-1H-benzo[d]imidazol
-2-yl)naphthalen-1-ol (6B) .................................................................. 27
3.3.7 Tổng hợp 3-(1H-benzo[d]imidazol-2-yl)-6,7,8-trimethoxy
naphthalen-1-ol (6C1) .......................................................................... 28
3.3.8 Tổng hợp 3-(1H-imidazo[4,5-b]pyridin-2-yl)-6,7,8-trimethoxy
naphthalen-1-ol (6D1) .......................................................................... 28
3.3.9 Tổng hợp 6,7,8-trimethoxy-3-(5-methyl-1H-benzo[d]imidazol
-2-yl)naphthalen-1-ol (6E2) ................................................................. 29
3.3.10 Tổng hợp 3-(5-chloro-1H-benzo[d]imidazol-2-yl)-6,7,8trimethoxynaphthalen-1-ol (6F2) ......................................................... 29
Chƣơng 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................ 31
4.1 Tổng hợp 6,7,8-trimethoxy-3-(5-nitro-1H-benzo[d]imidazol
-2-yl)naphthalen-1-ol (6A1) ................................................................. 31
4.2 Tổng hợp 6,7,8-trimethoxy-3-(5-methoxy-1H-benzo[d]imidazol
-2-yl)naphthalen-1-ol (6B) .................................................................. 40
4.3 Tổng hợp 3-(1H-benzo[d]imidazol-2-yl)-6,7,8-trimethoxy
naphthalen-1-ol (6C1) .......................................................................... 45
vi


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CAO HỌC

TRẦN THẢO PHƢƠNG


Bảng 4.3 Dữ liệu phổ 1H-NMR kết hợp 13C-NMR của sản phẩm 6A2 ..........36
Bảng 4.4 Biện luận phổ 13C-NMR kết hợp phổ DEPT của sản phẩm 6A2.....37
Bảng 4.5 Khảo sát thời gian tổng hợp sản phẩm 6A1 .....................................39
Bảng 4.6 Dữ liệu phổ 1H-NMR kết hợp 13C-NMR của sản phẩm 6B ............42
Bảng 4.7 Biện luận phổ 13C-NMR kết hợp phổ DEPT của sản phẩm 6B ......43
Bảng 4.8 Khảo sát thời gian tổng hợp sản phẩm 6B ......................................44
Bảng 4.9 Dữ liệu phổ 1H-NMR kết hợp 13C-NMR của sản phẩm 6C1 ..........47
Bảng 4.10 Biện luận phổ 13C-NMR kết hợp phổ DEPT của sản phẩm 6C1...47
Bảng 4.11 Khảo sát thời gian tổng hợp sản phẩm 6C1 ...................................49
Bảng 4.12 So sánh điều kiện và hiệu suất tổng hợp 6C1 với các xúc tác
khác nhau ........................................................................................................49
Bảng 4.13 Dữ liệu phổ 1H-NMR kết hợp 13C-NMR của sản phẩm 6D1 ........52
Bảng 4.14 Biện luận phổ 13C-NMR kết hợp phổ DEPT của sản phẩm 6D1...52
Bảng 4.15 Khảo sát thời gian tổng hợp sản phẩm 6D1 ...................................54
Bảng 4.16 Dữ liệu phổ 1H-NMR của sản phẩm 6E2 ......................................56
Bảng 4.17 Dữ liệu phổ 1H-NMR của sản phẩm 6F1.......................................59
Bảng 4.18 Dữ liệu phổ 1H-NMR của sản phẩm 6F2.......................................61

viii


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CAO HỌC

TRẦN THẢO PHƢƠNG

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1 Sơ đồ tổng hợp dẫn xuất naphthalene từ 3,4,5-trimethoxy
benzaldehyde ....................................................................................................2
Hình 2.1 Cấu trúc phân tử naphthalene ............................................................3
Hình 2.2 Cấu trúc naftifine và terbinafine ........................................................3

Hình 4.19 Sắc ký bản mỏng tổng hợp 6E2 .....................................................55
Hình 4.20 Sản phẩm 6E2.................................................................................55
Hình 4.21 Phương trình phản ứng tổng hợp 6F2 ............................................57
Hình 4.22 Sắc ký bản mỏng tổng hợp 6F2 ......................................................58
Hình 4.23 Sản phẩm 6F1 và 6F2 .....................................................................58
Hình 4.24 Sự phân mảnh của hợp chất 6F1 trong phổ MS ............................. 60
Hình 4.25 Sự phân mảnh của hợp chất 6F2 trong phổ MS ............................. 62
Hình 4.26 Kết quả thử nghiệm độc tính với tế bào ung thư ...........................63

x


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CAO HỌC

TRẦN THẢO PHƢƠNG

DANH MỤC PHỤ LỤC
PHỤ LỤC 1: CÁC PHỔ CỦA 6,7,8-TRIMETHOXY-3-(5-NITRO-1HBENZO[d]IMIDAZOL-2-YL)NAPHTHALEN-1-OL (6A1) ................. 69
Phụ lục 1.1 Phổ MS của 6A1 ............................................................... 69
Phụ lục 1.2 Phổ 1H-NMR của 6A1 ...................................................... 70
Phụ lục 1.3 Phổ 1H-NMR dãn rộng của 6A1 ....................................... 71
Phụ lục 1.4 Phổ 13C-NMR của 6A1 ..................................................... 72
Phụ lục 1.5 Phổ 13C-NMR dãn rộng của 6A1 ...................................... 73
Phụ lục 1.6 Phổ DEPT của 6A1 ........................................................... 74
Phụ lục 1.7 Phổ DEPT dãn rộng của 6A1 ............................................ 75
PHỤ LỤC 2: CÁC PHỔ CỦA 3-((2-(4-HYDROXY-5,6,7-TRIMETHOXY
NAPHTHALEN-2-YL)-5-NITRO-1H-BENZO[d]IMIDAZOL-1-YL)
METHYL)-6,7,8-TRIMETHOXYNAPHTHALEN-1-OL (6A2) ........... 76
Phụ lục 2.1 Phổ MS của 6A2 ............................................................... 76
Phụ lục 2.2 Phổ 1H-NMR của 6A2 ...................................................... 77

Phụ lục 5.2 Phổ 1H-NMR của 6D1 ...................................................... 98
Phụ lục 5.3 Phổ 1H-NMR dãn rộng của 6D1 ....................................... 99
Phụ lục 5.4 Phổ 13C-NMR của 6D1 ................................................... 100
Phụ lục 5.5 Phổ 13C-NMR dãn rộng của 6D1 .................................... 101
Phụ lục 5.6 Phổ DEPT của 6D1 ......................................................... 102
Phụ lục 5.7 Phổ DEPT dãn rộng của 6D1 .......................................... 103
PHỤ LỤC 6: CÁC PHỔ CỦA 6,7,8-TRIMETHOXY-3-(5-METHYL-1HBENZO[d]IMIDAZOL-2-YL)NAPHTHALEN-1-OL (6E2)................ 104
Phụ lục 6.1 Phổ MS của 6E2 ............................................................. 104
Phụ lục 6.2 Phổ 1H-NMR của 6E2..................................................... 105
Phụ lục 6.3 Phổ 1H-NMR dãn rộng của 6E2 ..................................... 106
PHỤ LỤC 7: CÁC PHỔ CỦA 3-(5-CHLORO-1-((4-HYDROXY-5,6,7TRIMETHOXYNAPHTHALEN-2-YL)METHYL)-1H-BENZO[d]
IMIDAZOL-2-YL)-6,7,8-TRIMETHOXYNAPHTHALEN-1-OL (6F1)
Phụ lục 7.1 Phổ MS của 6F1 .............................................................. 107
Phụ lục 7.2 Phổ 1H-NMR của 6F1 ..................................................... 108
Phụ lục 7.3 Phổ 1H-NMR dãn rộng lần 1 của 6F1 ............................. 109
Phụ lục 7.4 Phổ 1H-NMR dãn rộng lần 2 của 6F1 ............................. 110
PHỤ LỤC 8: CÁC PHỔ CỦA 3-(5-CHLORO-1H-BENZO[d]IMIDAZOL
-2-YL)-6,7,8-TRIMETHOXYNAPHTHALEN-1-OL (6F2) ................. 111
Phụ lục 8.1 Phổ MS của 6F2 .............................................................. 111
Phụ lục 8.2 Phổ 1H-NMR của 6F2 ..................................................... 112
Phụ lục 8.3 Phổ 1H-NMR dãn rộng của 6F2...................................... 113

xii


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CAO HỌC

TRẦN THẢO PHƢƠNG

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

RT
s
t
TBN
THF
TLC
TQ
t-BuOH / t-BuOK
δ

Acetic anhydride
Sodium acetate
Boron sulfonic acid
Concentrated
Carbon (13) nuclear magnetic resonance
Doublet
Detortionless emhancement by polarization
transfer
1,2-Dimethoxyethane
Dulbeccos modified eagle medium
Dimethylformamide
Dimethyl sulfoxide
Epoxidized novolac phenol formaldehyde resin
modified using sulfanilic acid
Ethyl acetate
Ethanol
Fetal bovine serum
Hour(s)
Proton nuclear magnetic resonance
Hexane

Ngày nay, một trong những thành tựu đáng kể của ngành Hóa học hữu
cơ là khám phá và xác định được các hợp chất có hoạt tính sinh học, ứng dụng
rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau của đời sống con người. Các hợp chất
có hoạt tính sinh học tồn tại rất phổ biến trong tự nhiên, bằng các phương pháp
tách chiết và cô lập có thể thu được những chất tinh khiết và ứng dụng của
chúng đa phần là dùng làm thực phẩm chức năng. Bên cạnh đó việc tổng hợp
ra các hợp chất có hoạt tính sinh học tốt để làm thuốc chữa bệnh cũng đang
được nghiên cứu bởi nhiều nhà khoa học trong và ngoài nước.
Qua một số nghiên cứu cho thấy các dẫn xuất naphthalene rất có tiềm
năng về hoạt tính sinh học như: khả năng kháng viêm, kháng oxy hóa, kháng
sốt rét, đặc biệt là kháng ung thư. Vì những đặc tính quan trọng này mà việc
nghiên cứu tổng hợp ra các dẫn xuất naphthalene gần đây đã được chú ý.
Một số nghiên cứu tổng hợp các dẫn xuất naphthalene đã được công bố
là có hoạt tính sinh học như: 2-(3,4-dichlorophenyl)-N-(2,3-dimethylbutyl)
-1-(naphthalen-1-yl)-1H-benzo[d]imidazole-5-carboximidamide [1] và
5-((naphthalen-2-yloxy)methyl)-1,3,4-oxadiazol-2(3H)-one [2] đều có khả
năng kháng khuẩn, kháng nấm; 4-methyl-3-((naphthalen-2-yloxy)methyl)-1H1,2,4-triazole-5(4H)-thione có khả năng kháng viêm [3],... Từ những kết quả
trên cho thấy việc tổng hợp các dẫn xuất naphthalene là rất cần thiết.
Đề tài Nghiên cứu tổng hợp dẫn xuất naphthalene và khảo sát hoạt
tính sinh học được thực hiện nhằm tìm ra nhóm chất mới có nhiều tiềm năng
về hoạt tính sinh học ứng dụng trong y học.
1.2 Mục tiêu nghiên cứu
Từ nguyên liệu đầu là 3,4,5-trimethoxybenzaldehyde (1) tổng hợp ra
các dẫn xuất naphthalene và thử hoạt tính sinh học của chúng như độc tính đối
với tế bào ung thư MCF-7.
1.3 Nội dung nghiên cứu
Theo Hình 1.1 thì phản ứng ngưng tụ Stobbe là then chốt để tạo ra hợp
chất (E)-3-(ethoxycarbonyl)-4-(3,4,5-trimethoxyphenyl)but-3-enoic acid (2).
Tiến hành phản ứng đóng vòng (2) thu được ethyl 4-acetoxy-5,6,7-trimethoxy2-naphthoate (3) (có khung sườn naphthalene). Chuyển hóa nhóm chức


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CAO HỌC

TRẦN THẢO PHƢƠNG

Chƣơng 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 Sơ lƣợc về dẫn xuất naphthalene
2.1.1 Giới thiệu về naphthalene
Naphthalene (7) (còn gọi là naphthaline, băng phiến, nhựa long não, nhựa
trắng) là một hydrocarbon vòng thơm đơn giản nhất gồm hai vòng benzene
gắn với nhau (Hình 2.1), công thức phân tử là C10H8. Naphthalene ở dạng rắn,
tinh thể màu trắng, dễ thăng hoa.

Hình 2.1 Cấu trúc phân tử naphthalene
Naphthalene được các nhà hóa học tìm ra vào năm 1819 khi chưng cất
nhựa than đá. Năm 1821, John Kidd miêu tả tính chất của hợp chất này và đề
nghị đặt tên là naphthaline [4]. Năm 1826, Michael Faraday đã xác định được
công thức phân tử của naphthalene. Tuy nhiên, mãi đến 5 năm sau, Emil
Erlenmeyer và Carl Gräbe mới xác định được cấu trúc hóa học của
naphthalene là hai vòng benzene gắn vào nhau [5].
Naphthalene là hóa chất trung gian dùng trong công nghiệp để tổng hợp
phthalic anhydride, thuốc diệt côn trùng, dược phẩm,…
2.1.2 Các nghiên cứu tổng hợp dẫn xuất naphthalene có hoạt tính sinh học
Hiện nay, các dẫn xuất naphthalene được biết đến như là những hợp chất
có nhiều hoạt tính sinh học như kháng oxi hóa, kháng HIV, kháng tế bào ung
thư, kháng sốt rét, kháng khuẩn,… Trong đó, có những hợp chất đã được dùng
làm thuốc như naftifine (8), terbinafine (9), nafacillin, tolnaftate,…

Hình 2.2 Cấu trúc naftifine và terbinafine



4-ClC6H4

11b

57

10c

4-MeOC6H4

11c

69

10d

4-AcNHC6H4

11d

64

10e

2-ClC6H4

11e

79


27

Với R = H, Cl, OMe
Hình 2.4 Sơ đồ tổng hợp các dẫn xuất 4-hydroxy-2-naphthoic acid

4


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CAO HỌC

TRẦN THẢO PHƢƠNG

Năm 2008, Andrew N. Lowell cùng cộng sự đã dùng phản ứng ngưng tụ
Stobbe và thực hiện phản ứng đóng vòng tạo khung sườn naphthalene để tổng
hợp purpuromycin (17) (Hình 2.5) [7].

Hình 2.5 Sơ đồ tổng hợp purpuromycin
Hiệu suất tổng cho cả hai bước tổng hợp ethyl 4-acetoxy-5,6,8trimethoxy-2-naphthoate (16) là 81%.
Năm 2008, Shrikant Anant và cộng sự đã cô lập và xác định cấu trúc
hợp chất 1-hydroxy-5,7-dimethoxy-2-naphthaldehyde (18) (marmelin) (Hình 2.6)
từ dịch cao chiết ethyl acetate của cây Aegle marmelos tại Ấn Độ [8]. Kết quả
thử hoạt tính in vivo cho thấy hợp chất (18) kháng lại tế bào ung thư ruột kết
HTC116.

Hình 2.6 Cấu trúc của marmelin
Năm 2011, Huỳnh Minh Huy tổng hợp chất (22), (23) có cấu trúc tương
tự marmelin với phản ứng then chốt là ngưng tụ Stobbe (Hình 2.7) [9].
5


5-((Naphthalen-2-yloxy)methyl)-1,3,4-oxadiazol-2-amine
Kháng viêm [3]

4-Methyl-3-((naphthalen-2-yloxy)methyl)-1H-1,2,4triazole-5(4H)-thione
Kháng khuẩn
Kháng vi sinh
Kháng viêm [9]
Ethyl 4-hydroxy-5,6,8-trimethoxy-2-naphthoate

Kháng ung thư
Kháng khuẩn [9]
Ethyl 1,3-dihydroxy-6-methoxy-2-naphthoate

Kháng khuẩn
Kháng vi sinh
Kháng viêm [9]
Ethyl 4-hydroxy-1,5,6,8-tetramethoxy-2-naphthoate
Kháng khuẩn [10]

4,6-Dimethoxynaphthalen-2-carboxylic acid

7


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CAO HỌC

TRẦN THẢO PHƢƠNG

Kháng sinh
Kháng ung thư

(protic solvent) như nước. Điều đó dẫn đến vị trí 5, 6 và bất kì nhóm thế ở hai
vị trí này có sự tương đồng về mặt hóa học. Sự chuyển vị sẽ không xảy ra khi
nhóm -NH- đã bị alkyl hóa, khi đó sẽ tạo ra các hợp chất không tương đồng và
vì thế có thể cô lập được chúng. Ví dụ, hai hợp chất benzimidazole đã được
dimethyl hóa (27) và (28) là hai đồng phân, trong khi hai hợp chất
monomethyl hóa (26) là một cặp tương đồng (tautomer) (Hình 2.10) [13].

Hình 2.10 Sự chuyển vị của nhóm -NH- và -NR- trong phân tử
dẫn xuất benzimidazole

Khi thêm NaNH2 vào dung dịch benzimidazole sẽ tạo thành muối kim
loại của benzimidazole (29). Điều này cho thấy được tính acid của
benzimidazole cũng như nhiều dẫn xuất của nó (Hình 2.11).
Một số base không có khả năng phản ứng với benzimidazole. Nhưng khi
có mặt của các nhóm rút điện tử thì làm cho tính acid của benzimidazole tăng
lên, từ đó có khả năng phản ứng được với base. Ví dụ, các nitrobenzimidazole
có tính acid đủ mạnh để hòa tan trong Na2CO3 hoặc dung dịch NH3.
Benzimidazole cũng có tính base thể hiện qua khả năng tạo muối với acid
(30) (Hình 2.11). Tính base của benzimidazole có được là nhờ vào một cặp
electron chưa tham gia liên kết trên nguyên tử N, có khả năng kết hợp một
proton [14].
9


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CAO HỌC

TRẦN THẢO PHƢƠNG

Hình 2.11 Tính acid và base của phân tử benzimidazole
Benzimidazole (pKa = 5,4) có tính base yếu hơn 30 lần so với imidazole