ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

HÀ THỊ THÁI LINH

PHÂN TÍCH CẤU TRÚC, HÀM LƯỢNG CỦA
MỘT SỐ DẪN XUẤT 2-(4,6-DICLO-8-METYLQUINOLIN2-YL)-4,5,6,7 -TETRACLO -1,3 TROPOLON BẰNG
MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP HÓA LÝ HIỆN ĐẠI

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC

THÁI NGUYÊN - 2016
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

http://www.lrc.tnu.edu.vn


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

HÀ THỊ THÁI LINH

PHÂN TÍCH CẤU TRÚC, HÀM LƯỢNG CỦA
MỘT SỐ DẪN XUẤT 2-(4,6-DICLO-8-METYLQUINOLIN2-YL)-4,5,6,7 -TETRACLO -1,3 TROPOLON BẰNG
MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP HÓA LÝ HIỆN ĐẠI
Chuyên ngành: Hóa phân tích
Mã số: 60 44 01 18

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC

Người hướng dẫn khoa học: PGS. TS. DƯƠNG NGHĨA BANG

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

a
http://www.lrc.tnu.edu.vn


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ....................................................................................................a
MỤC LỤC ......................................................................................................... b
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ........................................................................ d
DANH MỤC CÁC BẢNG, SƠ ĐỒ...................................................................e
DANH MỤC CÁC HÌNH .................................................................................. f
MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1
Chương 1. TỔNG QUAN ............................................................................... 3
1.1. Tổng quan về các phương pháp xác đinh
̣ cấ u trúc ..................................... 3
1.1.1. Phương pháp phổ tử ngoại ...................................................................... 3
1.1.2. Phương pháp phổ hồng ngoại ................................................................. 5
1.1.3. Phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân ............................................. 6
1.1.4. Phương pháp phổ khối lượng ................................................................ 10
1.2. Tổng quan về quinolin và tropolon .......................................................... 12
1.2.1. Quinolin................................................................................................. 12
1.2.2. Tropolon ................................................................................................ 16
Chương 2. THỰC NGHIỆM ........................................................................ 20
2.1. Dụng cụ, hóa chất và phương pháp thực hiện.......................................... 20
2.2. Tổng hợp và kết quả phân tích các mẫu quinolin ................................... 20
2.2.1. Tổng hợp 6- clo - 2,8 - dimetyl quinolin- 4 - on ................................... 20
2.2.2. Tổng hợp 4,6 - diclo - 2,8 dimetylquinolin ........................................... 21
2.2.3. Tổng hợp và kết quả phân tích 4,6 - điclo - 2,8 - đimetyl - 5-nitro
quinolin............................................................................................................ 22

http://www.lrc.tnu.edu.vn


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
Me

Metyl

Py

Pyridine

PPA

Axit poliphotphoric

t-BuOH

ter-Butanol

MeOH

Metanol

Ome

Metoxi

UV


Sơ đồ 3.3: .......................................................................................................................... 29
Sơ đồ 3.4: .......................................................................................................................... 29
Sơ đồ 3.5: .......................................................................................................................... 30
Sơ đồ 3.6: .......................................................................................................................... 30

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

e
http://www.lrc.tnu.edu.vn


DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1:

Tropolon và một số dẫn xuất tiêu biểu ........................................... 1

Hình 2:

Một số dẫn xuất quinolin tiêu biểu ................................................. 2

Hình 1.1. Phổ tử ngoại của -carotene trong dungmôi n-hexan, etanol ........... 5
Hình 1.2. Phổ hồng ngoại của benzyl ancol ................................................... 6
Hình 1.3. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân của benzyl axetat .............................. 8
Hình 1.4. Phổ khối lượng của benzamit (C6H5CONH2) ............................... 12
Hình 3.1: Mật độ electron trên hệ quinolin................................................... 28
Hình 3.2: Phổ 1H-NMR của hợp chất 5 ........................................................ 31
Hình 3.3: Phổ 13C-NMR của hợp chất 5 ....................................................... 32
Hình 3.4: Phổ 1H-NMR của hợp chất 6 ........................................................ 33
Hình 3.5: Phổ 13C-NMR của hợp chất 6 ....................................................... 34

thể hiện những hoạt tính sinh học quí giá [1] như làm thuốc kháng sinh, chống
ung thư, chống oxi hóa, kháng khuẩn [2] v.v.
O

O
R

MeO

NR1R2
H

MeO
Tropon R=H
Tropolon R=OH

R

OMe
O
OMe
Colchicine R1=H, R2=COMe
Colxamine R1=R2=Me

OH
HOOC
Axit Stipitat R=H
Axit Pyberul R=OH

Hình 1: Tropolon và một số dẫn xuất tiêu biểu


CH3
HN CH(CH2)3N(C2H5)2

CH2

N

H3CO

OCH3

N

N

Quinin

.2HCl .2H2O

Acrikhin

Hình 2: Một số dẫn xuất quinolin tiêu biểu
Xét về các phương diện trên thì việc nghiên cứu tổng hợp các dẫn xuất
của quinolin là một nhiệm vụ hết sức quan trọng đặc biệt là các dẫn xuất
quinolin của tropolon. Đã có rất nhiều nhà khoa học trong và ngoài nước
nghiên cứu tổng hợp các hợp chất trên, nhưng kết quả còn nhiều hạn chế.
Việc tổng hợp dẫn xuất quinolin của tropolon mới chỉ xuất hiện trên các tạp
chí khoa học từ những năm đầu của thế kỉ 21.
Từ những lý do nêu trên, chúng tôi chọn đề tài “ Phân tích cấu trúc,


max

nằm ở vùng có bước sóng dài. Do đó, những hợp

chất hữu cơ có mạch liên hợp dài thì cực đại nằm ở phía sóng dài.
- Liên hợp π - π
Loại này xuất hiện khi trong hợp chất có chứa các nối đôi liên hợp, các
cực đại hấp thụ chuyển dịch mạnh về phía sóng dài và cường độ hấp thụ tăng
khi số nối đôi liên hợp tăng.
- Liên hợp π - p
Đây là sự liên hợp của nối đôi và cặp electron tự do ở các dị tố trong
các liên kết đôi C=Z (Z=O, N, S…) và C-X (X=Cl, Br, I…) tương ứng với
bước chuyển electron n  π*. Sự liên hợp này dẫn đến sự chuyển dịch cực đại
về phía sóng dài nhưng cường độ hấp thụ thấp.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

3
http://www.lrc.tnu.edu.vn


- Liên hợp π - σ hay còn gọi là siêu liên hợp
Nhóm ankyl thế ở liên kết π gây ra hiệu ứng siêu liên hợp. Hiệu ứng
này làm cực đại hấp thụ chuyển dịch về phía sóng dài một ít nhưng không lớn
như hai hiệu ứng trên, ε max không tăng hoặc tăng không đáng kể.
Chuyển dịch bước sóng λ max về phía sóng dài: π p > π π > π σ.
Sự tăng cường độ hấp thụ εmax: π π > π p > π σ.
b. Các yếu tố ảnh hưởng đến cực đại hấp thụ λ

max

phương pháp quang phổ tử ngoại trong phân tích định lượng là có độ nhạy
cao, có thể phát hiện được một lượng nhỏ chất hữu cơ hoặc ion vô cơ trong
dung dịch, sai số tương đối nhỏ (chỉ 1 đến 3%).

Hình 1.1. Phổ tử ngoại của -carotene trong dungmôi n-hexan, etanol
1.1.2. Phương pháp phổ hồng ngoại (IR)
Trong số các phương pháp phân tích cấu trúc, phổ hồng ngoại cho
nhiều thông tin quan trọng về cấu trúc của hợp chất hữu cơ, thông tin quan
trọng nhất của phương pháp phổ này là các nhóm chức hữu cơ.
Bức xạ hồng ngoại bao gồm một phần của phổ điện từ, đó là vùng bước
sóng khoảng 10-4 đến 10-6 m. Nó nằm giữa vi sóng và ánh sáng khả kiến. Phần
của vùng hồng ngoại được sử dụng nhiều nhất để xác định cấu trúc nằm trong
giữa 2,5x10-4 và 16x10-6 m. Đại lượng được sử dụng nhiều trong phổ hồng
ngoại là số sóng (cm-1), ưu điểm của việc dùng số sóng là là chúng tỷ lệ thuận
với năng lượng. Khi chiếu các bức xạ hồng ngoại vào phân tử các hợp chất,
bức xạ hồng ngoại sẽ kích thích phân tử từ trạng thái dao động cơ bản lên trạng
thái dao động cao hơn. Có hai lại dao động khi phân tử bị kích thích là dao
động hóa trị và biến dạng, dao động hóa trị (ν) là dao động làm thay đổi độ dài
liên kết, dao động biến dạng (δ) là dao động làm thay đổi góc liên kết.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

5
http://www.lrc.tnu.edu.vn


Đường cong biểu diễn cường độ hấp thụ với số sóng của bức xạ hồng
ngoại được gọi là phổ hồng ngoại, trên phổ biểu diễn các cực đại hấp thụ ứng
với những dao động đặc trưng của nhóm nguyên tử hay liên kết nhất định.

Hình 1.2. Phổ hồng ngoại của benzyl ancol

a. Hằng số chắn và từ trường hiệu dụng
Hằng số chắn xuất hiện do hai nguyên nhân: Hiệu ứng nghịch từ và
hiệu ứng thuận từ.
Tỷ lệ cường độ tín hiệu của mỗi nhóm tuân theo tam giác Pascal như sau:
Bảng 1.1. Tỷ lệ cường độ tín hiệu
Tỷ lệ chiều cao các vạch
trong mỗi nhóm
1

Số đỉnh

Ký hiệu

1 đỉnh

Singlet

Số proton
(N)
0

1:1

2 đỉnh

duplet

1

1:2:1


1:6:15:20:15:6:1

7 đỉnh

septet

6

Nhìn bảng trên thấy các nhóm tín hiệu có độ bội lớn thì cường độ tín
hiệu đỉnh giữa và đỉnh ngoài gấp nhau nhiều lần vì thế đối với nhóm 6, 7 đỉnh
trở lên thì chỉ xuất hiện một số ít hơn. Ví dụ nhóm 7 đỉnh thường chỉ xuất
hiện 5 đỉnh.
Ngoài ra khoảng cách giữa hai đỉnh liền nhau ở mỗi nhóm được đo
bằng Hertz (Hz) và được gọi là hằng số tương tác spin-spin J. Đây là một
thông số phổ quan trọng như độ chuyển dịch hoá học.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

7
http://www.lrc.tnu.edu.vn


b. Độ chuyển dịch hoá học:
Độ chuyển dịch hóa học : Do hiệu ứng chắn từ khác nhau nên các hạt
nhân 1H và 13C trong phân tử có tần số cộng hưởng khác nhau. Đặc trưng cho
các hạt nhân 1H và 13C trong phân tử có độ chuyển dịch hóa học δ; đối với hạt
nhân 1H thì:




trong phân tử khác nhau mà mật độ electron bao quanh nó khác nhau dẫn đến
chúng có giá trị hằng số chắn σ khác nhau và do đó độ chuyển dịch hóa học
của mỗi hạt nhân khác nhau. Theo đó proton nào cộng hưởng ở trường yếu
hơn sẽ có độ chuyển dịnh hóa học lớn hơn [9].
c. Tương tác spin- spin J:
Đối với mỗi hạt nhân hoặc một nhóm hạt nhân, người ta nhận được một
tín hiệu đặc trưng chỉ có một đỉnh nhưng cũng có khi gồm một nhóm 2, 3, 4,
5 đỉnh khác nhau. trường riêng biệt. Hai từ trường này tác dụng lên hạt nhân
bên cạnh làm phân tách mức năng lượng chính của nó thành hai mức năng
lượng khác nhau. Trường hợp 2, 3 hạt nhân cùng tác động từ trường riêng của
minh lên cùng một hạt nhân khác thì năng lượng cộng hưởng của hạt nhân đó
bị phân tách thành nhiều mức năng lượng khác nhau mà mỗi mức năng lượng
cộng hưởng này cho một đỉnh trên phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton.
Hằng số tương tác spin-spin J được xác định bằng khoảng cách giữa các
hợp phần của một vân phổ. Dựa vào hằng số tương tác spin-spin J ta có thể rút ra
kết luận về vị trí trương đối của các hạt nhân có tương tác với nhau.
d. Ứng dụng của phổ cộng hưởng từ hạt nhân.
- Ứng dụng trong hóa hữu cơ rất rộng lớn. Tuy nhiên, ứng dụng chủ
yếu là để xác định cấu tạo hợp chất hữu cơ tinh khiết và phân tích định tính,
định lượng hợp chất hữu cơ.
- Xác định cấu tạo hợp chất hữu cơ.
- Phổ cộng hưởng từ hạt nhân đặc biệt quan trọng đối với việc nghiên
cứu cấu hình mạch chính, đồng phân và dạng hình học không gian của phân
tử. Dạng hình học không gian của phân tử có liên hệ với sự có mặt ở trong các
phân tử hợp chất hữu cơ những nhóm từ tính không đẳng hướng mà sự phân
bố không gian của chúng ảnh hưởng mạnh đến dạng phổ. Thuộc vào những
nhóm như là các vòng thơm, vòng béo, các nhóm cacbonyl, axetilen và nitrin.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN


nghĩa rất quan trọng đối với việc nghiên cứu xác định cấu trúc các hợp chất
hữu cơ. Dựa trên các số khối thu được trên phổ có thể xây dựng cấu trúc phân
tử hoặc chứng minh sự đúng đắn của công thức cấu tạo dự kiến.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

10
http://www.lrc.tnu.edu.vn


a. Nguyên tắc chung
Nguyên tắc chung của phương pháp phổ khối lượng là phá vỡ phân tử
trung hoà thành ion phân tử và các ion dương mảnh có số khối z = m/e (m là
khối lượng còn e là điện tích ion). Sau đó phân tách các ion này theo số khối
và ghi nhân thu được phổ khối lượng. Dựa vào phổ khối này có thể xác định
phân tử khối và cấu tạo phân tử của chất nghiên cứu.
Khi bắn phá các phân tử hợp chất hữu cơ trung hoà bằng các phân tử
mang năng lượng cao sẽ trở thành các ion phân tử mang điện tích dương hoặc
phá vỡ thành mảnh ion và các gốc theo sơ đồ sau:
2e (1) > 95%

ABC
ABC

e
ABC

2

3e (2)


Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

11
http://www.lrc.tnu.edu.vn


b. Ứng dụng của Phương pháp phổ khối lượng
- Xác định các hợp chất chưa biết bằng cách dựa vào khối lượng của
phân tử hợp chất hay từng phần tách riêng của nó
- Xác định kết cấu chất đồng vị của các thành phần trong hợp chất
- Xác định cấu trúc của một hợp chất bằng cách quan sát từng phần tách
riêng của nó
- Định lượng lượng hợp chất trong một mẫu dùng các phương pháp
khác (phương pháp phổ khối vốn không phải là định lượng)
- Nghiên cứu cơ sở của hóa học ion thể khí (ngành hóa học về ion và
chất trung tính trong chân không)

Hình 1.4. Phổ khối lượng của benzamit (C6H5CONH2)
1.2. Tổng quan về quinolin và tropolon
1.2.1. Quinolin
a. Giới thiệu chung về quinolin
Quinolin đã được biết đến từ năm 1834 khi Runge tách được từ nhựa
than đá. Từ đó đến nay, hoá học các hợp chất chứa vòng quinolin phát triển
mạnh và đem lại nhiều kết quả đáng quan tâm, đặc biệt là trong hoá dược.
Các nghiên cứu về tổng hợp khung quinolin đã được tổng hợp thành những
cuốn sách tham khảo cả bằng tiếng Việt và tiếng nước ngoài.
Quinolin là bộ khung chính trong một số ancaloit có hoạt tính sinh học
cao như Quinin (tách từ cây thanh hao làm thuốc chống sốt rét), Sopcain (làm
thuốc gây mê), plasmoxin và acrikhin (đều làm thuốc chống sốt rét hiệu
quả)[10], saquinavir (thuốc điều trị HIV)[11].

H
N

N

H
CONH2

Sopcain

OH

OH
N

Saquinavir

Quinin

Do các hợp chất chứa hệ quinolin thể hiện hoạt tính sinh học đa dạng
như vậy, nên đã từ lâu hệ dị vòng quinolin được nhiều nhà khoa học quan tâm
và đã có rất nhiều phương pháp tổng hợp được công bố. Những phương pháp
tổng hợp hệ quinolin hiệu quả nhất đều bắt nguồn từ chất đầu là các dẫn xuất
của anilin. Sau đây là một số phương pháp thông dụng tiêu biểu.
b. Một số phương pháp tổng hợp quinolin [10,12]
- Tổng hợp Skraup và tổng hợp Doebner-von Miller (bằng phản ứng
của amin thơm với cacbonyl  ,  -không no)
H

NH2


O

arylamin

R

H

1,3-dicacbonyl

Quinolin

Phản ứng ngưng tụ đóng vòng xảy ra khi đun nóng hỗn hợp arylamin
và hợp chất 1,3-đicacbonyl tới khoảng 1000C, có mặt axit mạnh.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

13
http://www.lrc.tnu.edu.vn


- Tổng hợp Friedlander (bằng phản ứng của o-axylanilin và hợp chất
cacbonyl có nhóm  -metylen).
NH2
R
O

R1



KOH, H2O

NH2
R2

R

O

R1

N

O

+

R

o

R2

H ,t

COOK
Kali isatogenat

COOH


N

TsOH

R3
R4

R

R2

O

R3
R4

N
H

t-Bu

O
t-Bu

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

14
http://www.lrc.tnu.edu.vn


N

N
N

O

N
OH
Ind

N

Ind
OH
Ind: Indolyl-3; 2-metylindolyl-3; 2-phenylindolin-3; N-benzylindolyl-3

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

15
http://www.lrc.tnu.edu.vn


Kết quả cho biết, đa số dẫn xuất quinolin tương tự flavon trên có hoạt
tính kháng khuẩn cao và ở nhiều nồng độ khác nhau đối với các chủng loại
khuẩn Escherichia coli, Pseudomonas roginorz (trực khuẩn mủ xanh) và
staphylococcus aureus [18].
Sau đó, nhóm nghiên cứu của GS.TSKH Nguyễn Minh Thảo còn tổng
hợp được thêm nhiều dẫn xuất của quinolon-2, hidroquinon và đặc biệt là một
số dẫn xuất cảu 3-axetyl-4-hiđroxi-N-phenyl-quinolin-2-on [19-21].

R=H OH
R=CH3

R=H
R=CH3
O

O

O
OH

OH

R

OH

OH
OR
HO
R=H
R=CH3

O

OR RO

HO


(III) và coban (II) với 4-isopropyltropolon có khả năng kháng khuẩn rất tốt
[25]. Hinokitiol (β-thujaplicin) là một tropolon tự nhiên có trong cây tùng
bách có khả năng chống ung thư và thiếu máu cục bộ. Nhóm các nhà khoa
học Hy lạp Maria Koufaki, Elissavet Theodorou tại Institute of Organic and
Pharmaceutical Chemistry Athens tổng hợp và nghiên cứu khả năng bảo vệ
thần kinh của một số dẫn xuất β-Thujaplicin (4-isopropyl-1,2-tropolon) và
đã có kết luận chỉ có dẫn xuất piperazin của β-Thujaplicin có khả năng bảo
vệ tế bào thần kinh khỏi sự oxi hóa do stress gây ra [26].
O
HO

  thujaplicin

Ngoài ra tropolon có tác dụng ức chế mạnh mẽ tới tăng trưởng thực vật,
có tác dụng ức chế chống bệnh viêm gan C [27] và có hoạt tính kháng khuẩn
và côn trùng, kháng virus, kháng nấm. Chúng đã được biết và sử dụng rộng
rãi trong nông nghiệp, sản phẩm lâm sàng, mỹ phẩm và các khu vực khác[28].
b. Phương pháp tổng hợp α-tropolon.
Phương pháp đầu tiên để điều chế 1,2-tropolon xây dựng trên nền tảng
biến đổi từ xicloheptan-1,2-đion [29]. Xicloheptan-1,2-đion thu được từ phản
ứng oxi hoá xicloheptanon bằng SeO2. Brom hoá bằng Brom [30] hoặc NBromsucxinimit [31] sau đó thực hiện phản ứng tách HBr trong điều kiện có
chất xúc tác ở nhiệt độ cao hay có mặt của bazơ sẽ tạo ra 1,2-tropolon. Phản
ứng này cũng có thể áp dụng một số dẫn xuất khác của 1,2-tropolon nhưng do
giai đoạn brom hoá và giai đoạn đehiđrobrom hoá xảy ra với hiệu suất rất thấp
cho nên hiệu suất tổng thể cũng rất thấp.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

17
http://www.lrc.tnu.edu.vn