ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

BÙI THỊ THẮM

PHÂN TÍCH CẤU TRÚC
MỘT SỐ DẪN CHẤT TRITECPENOIT KHUNG LUPAN
BẰNG CÁC PHƯƠNG PHÁP PHỔ HIỆN ĐẠI

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC

THÁI NGUYÊN - 2017


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

BÙI THỊ THẮM

PHÂN TÍCH CẤU TRÚC
MỘT SỐ DẪN CHẤT TRITECPENOIT KHUNG LUPAN
BẰNG CÁC PHƯƠNG PHÁP PHỔ HIỆN ĐẠI
Chuyên ngành: Hóa phân tích
Mã số: 60.44.01.18

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC

Người hướng dẫn khoa học: TS. ĐẶNG THỊ TUYẾT ANH

THÁI NGUYÊN - 2017


1.1. Tổng quan về một số phương pháp phổ hiện đại ................................... 2
1.1.1. Phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H-NMR và

13

C-

NMR .......................................................................................................... 2
1.1.2. Phương pháp phổ hồng ngoại (IR).................................................. 3
1.1.3. Phương pháp phổ khối lượng (MS) ................................................ 5
1.2. Tổng quát về một số dẫn chất tritecpenoit khung lupan ........................ 7
1.2.1 Cấu tạo hóa học khung lupan ........................................................... 7
1.2.2. Một số tritecpenoit khung lupan tiêu biểu như Lupeol, Betulin, axit
Betulinic ..................................................................................................... 7
1.2.3 Một số chuyển hóa của lupeol, betulin và axit betulinic ............... 10
Chương 2. THỰC NGHIỆM ........................................................................ 15
2.1. Hóa chất và thiết bị .............................................................................. 15
2.1.1. Hóa chất và dung môi ................................................................... 15
2.1.2. Thiết bị xác định cấu trúc.............................................................. 15
2.1.3. Xác định cấu trúc của các sản phẩm tổng hợp được..................... 16
2.2. Chuẩn bị mẫu và phân tích cấu trúc một số dẫn xuất của Triterpenoit
khung Lupan................................................................................................. 16
2.2.1. Chuẩn bị mẫu và phân tích cấu trúc chất 38 ................................. 16
2.2.2. Chuẩn bị mẫu và phân tích cấu trúc chất 39 ................................. 17
2.2.3.Chuẩn bị mẫu và phân tích cấu trúc chất 40 .................................. 18

b


2.2.4. Chuẩn bị mẫu và phân tích cấu trúc chất 41 ................................. 19

Magnetic Resonance)
Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (1H Nuclear
Magnetic Resonance)

CHCl3

Clorofoc

dd

Double doulet

DMF

Dimethylformamide

EtOH

Etanol

IR
MeOH
MS

Phổ hồng ngoại
(Infrared Spectroscopy)
Metanol
Phổ khối lượng va chạm điện tử (Electron ImpactMass Spectrometry)

OMe

Hình 3.4: Phổ 13C-NMR của hợp chất 39 ..................................................... 27
Hình 3.5: Phổ 1H-NMR của hợp chất 40 ...................................................... 30
Hình 3.6: Phổ 13C-NMR của hợp chất 40 ..................................................... 30
Hình 3.7: Phổ 1H-NMR của hợp chất 41 ...................................................... 32
Hình 3.8: Phổ 13C-NMR của hợp chất 41 ..................................................... 33
SƠ ĐỒ
Sơ đồ 1.1: Một số chuyển hóa nhóm OH và nhóm anken của lupeol .......... 10
Sơ đồ 1.2: Este hóa axit betulinic ở vị trí 3-OH......................................... 11
Sơ đồ 1.3: Chuyển hóa axit betulinic thành điamit tại C-3 và C-28 ............ 12
Sơ đồ 1.4: Tổng hợp các dẫn xuất amit của axit betulinic với các piperidin13
Sơ đồ 1.5: Tổng hợp một số dẫn xuất C-3 của axit betulinic....................... 13
Sơ đồ 1.6: Một số dẫn xuất của axit betulinic và vitamin C ........................ 14
Sơ đồ 1.7: Một số dẫn xuất của axit betulinic và AZT ................................ 14
Sơ đồ 3.1: Chuẩn bị hợp chất lai giữa axit betulinic với AZT qua cầu
este-triazole ................................................................................. 22
Sơ đồ 3.2: Chuẩn bị hợp chất betulinic este propagyl 38 ............................ 22
Sơ đồ 3.3: Chuẩn bị hợp chất lai chất triazole-este AZT-betulinic acid 39 . 25
Sơ đồ 3.4:

Chuẩn bị dẫn xuất tecpenoids 42 với AZT qua cầu este-triazole .... 28

Sơ đồ 3.5: Chuẩn bị dẫn chất tritecpenoit este propagyl 40......................... 28
Sơ đồ 3.6. Chuẩn bị dẫn chất lai 41 ............................................................. 31

e


MỞ ĐẦU
Trong tự nhiên, lớp chất terpenoit là một trong những lớp chất trao đổi
thứ cấp tồn tại phổ biến và có cấu trúc đa dạng nhất. Hiện nay đã phát hiện


1.1. Tổng quan về một số phương pháp phân tích cấu trúc hiện đại
1.1.1. Phân tích cấu trúc bằng phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân
1

H-NMR và 13C-NMR
Phổ cộng hưởng từ hạt của các hợp chất hữu cơ. Phương pháp phổ biến

được sử dụng là phổ 1H-NMR và 13C-NMR. Hạt nhân của nguyên tử 1H và
13

C có momen từ. Nếu đặt proton trong từ trường không đổi thì moment từ

của nó có thể định hướng cùng chiều hay ngược chiều với từ trường. Đó là
spin hạt nhân có tính chất lượng tử với các số lượng tử +1/2 và -1/2 .
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 đó: νTMS, νx là tần số cộng hưởng của chất chuẩn TMS và của hạt
nhân mẫu đo, νo là tần số cộng hưởng của máy phổ.
Đối với các hạt nhân khác thì độ chuyển dịch hóa học được định nghĩa
một các tổng quát như sau:
Trong đó: νchuan, νx là tần số cộng hưởng của chất chuẩn và của hạt
nhân mẫu đo, νo là tần số cộng hưởng của máy phổ.
Hằng số chắn σ xuất hiện do ảnh hưởng của đám mây electron bao
quanh hạt nhân nguyên tử, do đó tùy thuộc vào vị trí của hạt nhân 1H và 13C
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

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 2 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.
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).

Hình 1.2. Phổ hồng ngoại của benzyl ancol
Căn cứ vào phổ hồng ngoại đo được đối chiếu với các dao động đặc
trưng của các liên kết, ta có thể nhận ra sự có mặt của các liên kết trong phân
tử. Một phân tử có thể có nhiều dao động khác nhau và phổ hồng ngoại của
các phân tử khác nhau thì khác nhau, tương tự như sự khác nhau của các vân
4


ngón tay. Sự chồng khít lên nhau của phổ hồng ngoại thường được làm dẫn
chứng cho hai hợp chất giống nhau.
Khi sử dụng phổ hồng ngoại để xác định cấu trúc, thông tin thu được
chủ yếu là xác định các nhóm chức hữu cơ và những liên kết đặc trưng. Các
pic nằm trong vùng từ 4000 - 1600 cm-1 thường được quan tâm đặc biệt, vì
vùng này chứa các dải hấp thụ của các nhóm chức, như OH, NH, C=O,
C≡N… nên được gọi là vùng nhóm chức. Vùng phổ từ 1300 - 626 cm-1 phức
tạp hơn và thường được dùng để nhận dạng toàn phân tử hơn là để xác định
nhóm chức. Chính ở đây các dạng pic thay đổi nhiều nhất từ hợp chất này đến

5


thể phá vỡ thành các mảnh ion dương (+), hoặc các ion gốc, các gốc, hoặc phân
tử trung hòa nhỏ hơn, nên người ta thường thực hiện bắn phá các phân tử ở
mức năng lượng 70 eV.

ABC

A

ABC

AB

AB

A

BC
B
B

Sự phá vỡ này phụ thuộc vào cấu tạo chất, phương pháp bắn phá và
năng lượng bắn phá. Quá trình này gọi là quá trình ion hóa.
Các ion ion dương hình thành đều có khối lượng m và mang điện tích e,
tỉ số m/e được gọi là số khối z. Bằng cách nào đó tách các ion có số khối khác
nhau ra khỏi nhau và xác định được xác suất có mặt của chúng, rồi vẽ đồ thị
biểu diễn mối liên quan giữa xác suất có mặt (hay cường độ I) và số khối z thì
đồ thị này được gọi là phổ khối lượng (Hình 1.3).


H
H

OH

H

H
HO

H

H

H

H
HO

H
Axit betulinic (2)

OH

H
Betulin (3)

Lupeol (1) hay 20(29)-lupene-3-ol là một triterpene khung lupan, có
nhóm chức OH ở vị trí C3- và nhóm iso-propen-2-yl ở vị trí C19-. Lupeol

betulinic [22].
Betulin hay 20(29)-lupene-3,28-diol (2) lần đầu tiên được phân lập
vào năm 1788 từ loài Betula alba (Betulaceae). Cho đến nay, Betulin được
tìm thấy có mặt trong nhiều loài thực vật thuộc các họ khác nhau và có nhiều

8


hoạt tính như: hoạt tính gây độc tế bào đối với tế bào ung thư da, ung thư não;
hoạt tính chống HIV [4-6] theo nguyên tắc làm chết tế bào ung thư theo lập
trình (apotosis). Các nghiên cứu gần đây [5] đã chứng minh rằng betulin có
khả năng ức chế sự trưởng thành của các Protein điều tiết sterol (SREBPs). Sự
ức chế SREBPs của betulin là làm giảm sinh tổng hợp cholesterol và acid béo.
Trong thử nghiệm lâm sàng, betulin cải thiện tình trạng béo phì do chế độ ăn
uống gây ra, làm giảm lượng lipid trong huyết thanh và các mô, và tăng độ
nhạy của insulin. Hơn nữa, betulin giảm kích thước và cải thiện sự ổn định
của mảng xơ vữa động mạch. Trong tự nhiên, betulin được tìm thấy ở nhiều
loài thực vật nhưng nhiều nhất có ở vỏ cây bạch dương, nó chiếm và là một
tritecpen có hoạt tính sinh học tốt nên betulin được nhiều nhà khoa học quan
tâm nghiên cứu. Đến nay đã có nhiều công trình nghiên cứu các dẫn xuất của
betulin trong đó có nhiều dẫn xuất mới có hoạt tính sinh học cao, nhiều hợp
chất được nghiên cứu lâm sàng.
Hợp chất (+)12,20 (29)- lupadiene-3,27,28-triol (4) được phân lập từ
loài cây trúc đào (Nerium oleander), thuộc họ Apocynaceae có khả năng
chống HIV và khối u ác tính [27].

Acid 3-hydroxy-lup-20(29)-ene-23,28-dioic (5) là một triterpene
diacid khung lupane có hàm lượng cao tới 7% trọng lượng lá khô của loài
cây chân chim (Schefflera octophylla), loài cây được dân gian dùng làm
thuốc chữa bệnh về gan [28].

hóa đơn giản nhóm chức OH ở C-3 thành chức este như hợp chất berivimat
(hợp chất 13a). Hợp chất này thể hiện hoạt tính chống HIV-1 rất tốt với giá trị
EC50< 0,00035 M và TI > 200000 và đã được sử dụng làm thuốc [4].
Các este 13a-c và 14a-c [1] thu được khi axit betulinic và
dihydrobetulinic tác dụng với các anhydrit axit tương ứng trong pyridin theo sơ
đồ 1.2
X

(RCO)2O/ Pyridin
COOH

COOH

RCOO

HO

13a-c

2 X: C(CH3)=CH2
12 X: C(CH3)2
(RCO)2O/Pyridin
COOH

RCOO

a. R = CH(CH3)2COOH
b. R = CH2C(CH3)2CH2COOH
c. R = CH2OCH2COOH



O

H
N
H

H
N

O

O
OMe

O

O

H

H2N

16

O
H

17



O
OMe

NaOH

H

O

19

H
N

H

MeOH/THF
HO

OMe

O

H

15

O



H

PDC

O

OH

O

H
N
H

O

H
20

Sơ đồ 1.3: Chuyển hóa axit betulinic thành điamit tại C-3 và C-28
Nhóm OH của axit betulinic được oxi hóa thành keton bằng tác nhân
oxi hóa pyridinium dichromate (PDC), sau đó amit hóa nhóm COOH bằng Lleucin methyl được chất 16. Tiếp tục chuyển hóa được hợp chất 17, 18 [30].
Cũng trong công trình này, các tác giả đã tổng hợp được 10 dẫn xuất
amit của axit betulinic với các hợp chất piperidin. Các hợp chất mới đều có
hoạt tính chống HIV đối với thử nghiệm in vitro trong đó hợp chất 24b, c, d
thể hiện hoạt tính tốt hơn bevirimat (34) với giá trị EC50 tương ứng: 0,011
M; 0,007 M và 0,006 M (sơ đồ 1.5)
12


2.1.1. Hóa chất và dung môi
Các hoá chất dùng cho chuẩn bị mẫu hữu cơ và dung môi được mua của
hãng Merck, hãng Sigma Aldrich và hãng Fluka và thuộc loại phân tích dùng
cho phân tích.
Bột silicagel cho sắc ký cột 100 - 200 mesh (Merck), bản mỏng sắc ký
silicagel đế nhôm Art. 5554 DC - Alufolien Kiesel 60F254(Merck).
2.1.2. Thiết bị xác định cấu trúc
Để xác định cấu trúc các mẫu chất hữu cơ, chúng tôi tiến hành các
phương pháp sau:
- Xác định nhiệt độ nóng chảy
Nhiệt độ nóng chảy của các chất tổng hợp được đo trên máy đo trên
máy Gallenkeamp của Anh tại phòng thí nghiệm Tổng hợp hữu cơ - Viện hóa
học - Viện Hàn Lâm khoa học & Công nghệ Việt Nam.
- Phổ hồng ngoại (IR)
Phổ IR của các chất nghiên cứu được ghi trên máy Impact 410 Nicolet, tại phòng thí nghiệm Phổ hồng ngoại Viện Hóa học - Viện Hàn Lâm
Khoa học & Công nghệ Việt Nam, đo ở dạng ép viên với KBr rắn.
- Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR)
Phổ 1H-NMR (500MHz) và

13

C-NMR (125MHz) của các chất nghiên

cứu được đo trên máy Bruker XL-500 tần số 500MHz với dung môi DMSO
và TMSlà chất chuẩn, tại phòng Phổ cộng hưởng từ hạt nhân - Viện Hóa học
- Viện Hàn Lâm Khoa học & Công nghệ Việt Nam.
15


2.1.3. Xác định cấu trúc của các mẫu chất hữu cơ chuẩn bị được

+ Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13C-NMR của chất 38: (CDCl3, 125 MHz)
δ ppm: 175,2 (C-28); 150,4 (C-20); 109,6 (C-29); 79,2 (C-3); 78,1 (C≡CH); 74,3
(C≡CH); 56,6 (C-17); 55,4 (28-COOCH2); 51,3; 50,6; 49,5 (C-19); 46,8; 42,4;
40,8; 38,8; 38,7; 38,3; 37,2; 36,8; 34,3; 31,9; 30,5; 29,6; 28,0 (C-23); 27,4; 25,5;
20,9; 19,4 (C-30); 18,3; 16,1 (C-25); 16,0 (C-24); 15,3 (C-24); 14,7 (C-27).
2.2.2. Chuẩn bị mẫu và xác định cấu trúc chất 39
O
H 3C
5'

29

HO

20

O

1'
2'

N
N
N

19
1

N
4' O

39 với hiệu suất cao.
Hợp chất 39: chất rắn màu trắng, hiệu suất 59%, điểm chảy 179-181oC
* Dữ liệu phổ của hợp chất 39:
+ Phổ hồng ngoại IR của chất 39: 3436; 3078; 2946; 2868; 1696; 1460;
1383; 1270; 1132; 1101; 1041; 973; 727 cm-1.
+ Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H-NMR của chất 39: (CDCl3, 500
MHz) δ ppm: 7,76 (1H, s, H triazol); 7,39 (1H, s, H thymidine); 6,19 (1H, t,
17


J=6,5 Hz, H-1’); 5,39-5,43 (1H, m, H-4’); 5,23 (1H, dd, J=12,5; 29,0 Hz,
COOCH2); 4,72 (1H, d, J=2,0 Hz, H-29a); 4,59 (1H, s, H29b); 4,39-4,41 (1H,
m, H-3’); 3,73 (1H, ddd, J=2,5; 8,0; 10,5 Hz, H5’a); 3,30 (1H, dd, J=2,5; 8,0
Hz, H-5’b); 3,16 (1H, d, J=9,5 Hz, H-3); 2,94-3,01 (3H, m, H-2’, H-19); 1,94
(3H, s, CH3); 1,69 (3H, s, H-30); 0,92 (3H, s, H-26); 0,89 (3H, s, H-23); 0,73
(3H, s, H-27); 0,72 (3H, s, H-25); 0,71 (3H, s, H-24).
+ Phổ cộng hưởng từ hạt nhân

C-NMR của chất 39: (CDCl3, 125

13

MHz) δ ppm: 176,2 (C-28); 163,6 (CO thymidine); 150,4 (C-20); 150,3
(NCONH thymidine); 143,6 (=C= triazol); 137,8 (-CH= thymidine); 124,1 (CH= triazol); 111,3 (-C= thymidine); 109,7 (C-29); 88,9 (C-1’); 85,2 (C-4’);
78,9 (C-3); 61,5 (C-3’); 56,9 (C-5’); 56,6 (C-17); 55,2 (28-COOCH2); 50,4;
49,4 (C-19); 46,9; 42,3; 40,7; 38,8; 38,7; 38,3; 37,3; 37,1 (C-2’); 36,8; 34,3;
31,9; 30,5; 29,6; 29,9 (C-23); 27,4; 25,5; 21,0; 20,8; 19,4 (C-30); 18,2; 16,1
(C-25); 15,8 (C-26); 15,3 (C-24); 14,7 (C-27); 12,4 (CH3 thymidine).
2.2.3. Chuẩn bị mẫu và xác định cấu trúc chất 40
29

18