ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC
––––––––––––––––––––––

NGUYỄN THỊ BÍCH THỦY

PHÂN TÍCH CẤU TRÚC CỦA MỘT SỐ DẪN CHẤT
CHỨA TRITECPENOIT VÀ AZT 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
––––––––––––––––––––––

NGUYỄN THỊ BÍCH THỦY

PHÂN TÍCH CẤU TRÚC CỦA MỘT SỐ DẪN CHẤT
CHỨA TRITECPENOIT VÀ AZT BẰNG CÁC
PHƯƠNG PHÁP PHỔ HIỆN ĐẠI
Chuyên ngành: Hoá Phân tích
Mã số : 60.44.01.18

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. ĐẶNG THỊ TUYẾT ANH


MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1
Chương 1. TỔNG QUAN ............................................................................... 1
1.1. Tổng quan về một số phương pháp phân tích phổ hiện đại ....................... 2
1.1.1. Phân tích cấu trúc các hợp chất bằng phương pháp phổ cộng hưởng
từ hạt nhân 1H-NMR và 13C-NMR.................................................................... 2
1.1.2. Phân tích cấu trúc của hợp chất bằng phương pháp phổ khối
lượng (MS) ....................................................................................................... 3
1.1.3. Phân tích của trúc của một chất bằng phương pháp phổ hồng
ngoại (IR) ......................................................................................................... 5
1.2. Tổng quan về lớp chất tritecpenoit và các thuốc chống HIV .................... 6
1.2.1. Hợp chất tritecpenoit ............................................................................... 6
1.2.2. Nhóm các thuốc chống HIV /AIDS ........................................................ 8
1.2.3. Tổng hợp các hợp chất lai tritecpen-triazole với AZT ........................... 9
Chương 2. THỰC NGHIỆM ........................................................................ 14
2.1. Hóa chất và thiết bị .................................................................................. 14
2.1.1.Hóa chất và dung môi ............................................................................ 14
2.1.2. Thiết bị xác định cấu trúc ...................................................................... 14
2.1.3. Xác định cấu trúc của các sản phẩm tổng hợp được ............................ 15
2.2. Tổng hợp một số dẫn chất lai của tritecpenoit với AZT qua cầu nối
amit-triazole .................................................................................................... 15
2.2.1 Tổng hợp chất 54.................................................................................... 15
2.2.2. Tổng hợp chất 55................................................................................... 16

b


2.2.3. Tổng hợp chất 57................................................................................... 17
2.2.4. Tổng hợp chất 58................................................................................... 19
Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................... 21
3.1. Tổng hợp cấu trúc lai của axit betulinic với AZT qua cầu amit-triazole..21


Phổ hồng ngoại (Infrared Spectroscopy)

MS

Phổ khối lượng va chạm điện tử (Electron Impact-Mass
Spectrometry)

H, C

Độ chuyển dịch hóa học của proton và cacbon

ppm

Phần triệu ( parts per million )

s

Singlet

dd

Double doulet

m

multiplet

t


TMS

Tetrametyl Silan (chất chuẩn)

EtOAc

Ethylacetat

h

Giờ

NRT

2’,3’-Dihydroxynucleozit

d4T

Stavudin

AZT

Azidothymidine

3TC

Lamivudin

ddI




MỞ ĐẦU
Hiện nay, các nhà khoa học đã nghiên cứu tổng hợp các thuốc có cấu
trúc lai, chứa hai thuốc có cơ chế tác dụng khác nhau hoặc hai hợp chất có
hoạt tính sinh học khác nhau nhằm tạo ra hợp chất lai có tính năng vượt trội
hơn so với các chất ban đầu.
Gần đây, xuất hiện một số công trình nghiên cứu tổng hợp và đánh giá
hoạt tính chống ung thư và HIV của các hợp chất có cấu trúc lai bao gồm một
thuốc ức chế enzym phiên mã ngược và một thuốc loại ức chế HIV proteaza,
hoặc một thành phần nucleozit ức chế HIV phiên mã ngược (NRTI) và phần
thuốc không phải là nucleozit ức chế enzym phiên mã ngược (NNRTI). Rất
nhiều hợp chất tổng hợp có hoạt tính chống HIV cao hơn nhiều so với các
thuốc ban đầu. Nhóm các thuốc chống HIV/AIDS ức chế enzym phiên mã
ngược nucleozit có chứa 2’,3’-dihydroxynucleozit (NRT) là nhóm chất quan
trọng nhất của các chất chống HIV/AIDS, gồm có zidovudin (AZT), stavudin
(d4T), didanosin (ddI), lamivudin (3TC)....
Các tritecpenoit như là axit betulinic, betulin, axit oleanoic và axit
ursolic có hoạt tính chống HIV rất tốt. Một số dẫn xuất tritecpenoit đã được
nghiên cứu lâm sàng. Việc tổng hợp các hợp chất có chứa một thuốc chống
HIV(AZT) và một tritecpenoit có hoạt tính chống HIV như đã nói ở trên là
vấn đề hết sức lý thú, mới mẻ và có ý nghĩa khoa học thực tiễn cao. Hiện nay
trên thế giới mới chỉ có một vài công trình nghiên cứu về lớp chất này. Trong
nước có nhóm nghiên cứu của GS Nguyễn Văn Tuyến và TS Đặng Thị Tuyết
Anh đã có một vài công bố về lớp chất này. Tiếp theo các công trình nghiên
cứu trước đây, luận văn của chúng tôi đã tiến hành lựa chọn đề tài: “Phân
tích cấu trúc một số dẫn chất chứa Triecpenoit và AZT bằng các phương
pháp phổ hiện đại ”. Đây là đề tài có ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao.
Mục tiêu chính của luận văn:
Sử dụng các phương pháp phân tích phổ hiện đại: 1H-NMR, 13CNMR, IR, MS để xác định cấu trúc của một số dẫn xuất chứa tritecpenoit

một các tổng quát như sau:


 chuan  x 6
.10 ( ppm)
o

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
hơn sẽ có độ chuyển dịnh hóa học lớn hơn.
2


Dựa vào độ chuyển dịch hóa học  ta biết được loại proton nào có mặt
trong chất được khảo sát. Giá trị độ chuyển dịch hóa học không có thứ
nguyên mà được tính bằng phần triệu (ppm). Đối với 1H-NMR thì δ có giá trị
từ 0-12 ppm, đối với 13C-NMR thì δ có giá trị từ 0-230 ppm.

Hình 1.1. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân của benzyl axetat
Hằng số tương tác spin-spin J: Trên phổ NMR, mỗi nhóm hạt nhân
không tương đương sẽ thể hiện bởi một cụm tín hiệu gọi và vân phổ, mỗi vân
phổ có thể bao gồm một hoặc nhiều hợp phần. Nguyên nhân gây nên sự tách
tín hiệu cộng hưởng thành nhiều hợp phần là do tương tác của các hạt nhân có
từ tính ở cạnh nhau. Tương tác đó thể hiện qua các electron liên kết. Giá trị J
phụ thuộc vào bản chất của hạt nhân tương tác, số liên kết và bản chất các liên


3e (2)

ABC-

Sự hình thành các ion mang điện tích +1 chiếm hơn 95%, còn lại là các
ion mang điện tích +2 và điện tích âm (-). Năng lượng bắn phá các phân tử
thành ion phân tử khoảng 10 eV. Nhưng với năng lượng cao thì ion phân tử
có 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

5


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 1.3).

Hình 1.3. 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
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
hợp chất khác, vì thế vùng phổ từ 1500 cm-1 được gọi là vùng vân ngón tay .

6


1.2. Tổng quan về lớp chất tritecpenoit và các thuốc chống HIV
1.2.1. Hợp chất tritecpenoit
Trong tự nhiên, lớp chất tecpenoit là một trong những lớp chất trao đổi


2

1
betulin

OH

H
H

axit betulinic

O

HO

OH

H
H

O

HO

4
axit oleanoic

3

Hiện nay, nhóm các thuốc chống HIV/AIDS ức chế enzym phiên mã
ngược nucleozit có chứa 2’,3’-dihydroxynucleozit (NRT) là nhóm chất quan
trọng nhất của các chất chống HIV/AIDS, gồm có stavudin (d4T) (5),
8


zidovudin (AZT) (6), didanosin (ddI), lamivudin (3TC) (7).... Các nucleozit
này được phosphat hoá nhờ enzym kinase tạo thành 5’-triphosphat và được
gắn vào mạch ADN của virus nhờ enzym phiên mã ngược của HIV. Do C-3’
của các chất này vắng mặt nhóm OH nên không thể kéo dài mạch ADN của
virut, ngăn chặn quá trình mã hoá ngược ARN thành ADN, vì thế virus ngừng
phát triển .
O

O
HN

HN

HO

O
O

NH2

N

Stavudin (5)


Các hợp chất chứa dị vòng ba nitơ 1,2,3-triazole có nhiều hoạt tính sinh
học lý thú do làm tăng độ bền, tăng momen lưỡng cực làm tăng khả năng
tương tác với các trung tâm sinh học [18] nên được nhiều nhà khoa học quan
tâm nghiên cứu [19-20]. Mặt khác các nghiên cứu sàng lọc hiện nay, người ta
đã phát hiện được AZT không chỉ là thuốc chống HIV mạnh mà còn là tác

9


nhân chống ung thư đáng chú ý, nhiều nghiên cứu đã chỉ ra khả năng chống
ung thư của AZT nên được nhiều là khoa học quan tâm nghiên cứu [21-22].
Sự gắn kết của các các triazole với các tritecpenoit vốn đã có các hoạt tính
sinh học mạnh sẽ chờ đợi được các hợp chất hóa học mới có hoạt tính sinh
học lý thú.
Phản ứng Click là phương pháp hiệu quả để tổng hợp các dẫn xuất
triazol, đặc biệt là tổng hợp các chất lai có cầu nối triazol.
R

O

sodium ascorbate, CuSO4
t-BuOH: H2O (2:1), 45

O
O

O
8

O


11


Sơ đồ 1.3.
Tác nhân và điều kiện: (a) i) TBTU, DIEA, THF, nhiệt độ phòng 24h; ii) 2propynylamine, Na2CO3, DMF, nhiệt độ phòng, 20 phút; (b) CuSO4,
Na-L-ascorbate, THF-H2O (1:1, v/v); (c) H2, Pd/C,300 kPa, MeOH.

Trên ý tưởng tương tự về con đường tổng hợp các triazole thông qua
phản ứng Click , nhóm nghiên cứu của Han Wang và các cộng sự đã tổng hợp
thành công nhiều hợp chất có cấu trúc lai giữa các dẫn xuất của tritecpen
pentacyclic có hoạt tính sinh học cao như axit betulinic (2), axit echinocystic
(32), axit oleanolic (4), axit ursolic (3) với các dẫn xuất của axit ascobic (Sơ
đồ 1.3)
Trong đó, các hợp chất lai tổng hợp được 34-42, 44 thể hiện hoạt tính
sinh học cao, đặc biệt hợp chất 45 được tìm thấy có khả năng chống virus
cúm với nồng độ EC50 là 8,7M và nhận thấy nó không gây độc đối với tế
bào MDCK [28].

12


H
N

(a)
COOH

(b)
O

45: R = CH2cC6 H5
46: R= H

Sơ đồ 1.4.
Tác nhân và điều kiện: (a) i) TBTU, DIEA, THF, to phòng 24h; ii) 2propynylamin, Na2CO3, DMF, to phòng, 20 phút; (b) CuSO4, Na-L-ascorbate,
THF-H2O (1:1, v/v); (c) H2, Pd/C, 300 kPa, MeOH.

H

H

a
H

OH

H
OTBS

H

HO

HO

R
48. R= O (b)
49. R= OC(O)O (c)

47


OH

N
N N

H

OTBS

R

50. R= O
51. R= OC(O)O

Sơ đồ 1.5
a) TBSCl, DMF/THF (1:1), DMAP, DIPEA, 0°C; b) Propargyl bromit, NaH,
THF; c) triphosgene, pyridin, THF và propargyl alcohol, pyridin, THF; d)
TBAF, THF; g) AZT, Cu, CuSO4, H2O, t-BuOH.

13


Tương tự nhóm nghiên cứu của Ibrahim D. Bori và các cộng sự cũng
nghiên cứu tổng hợp được các hợp chất lai giữa các dẫn xuất của betulin với
AZT nhờ phản ứng Click thông qua cầu nối triazole nhận được các dẫn xuất
lai 49 và 50 (Sơ đồ 1.5).
Tiếp tục hướng nghiên cứu về tổng hợp các hợp chất có cấu trúc lai
giữa hai thành phần mang hoạt tính của nhóm GS Nguyễn Văn Tuyến, TS
Đặng Thị Tuyết Anh và cộng sự. Đề tài này tập trung xác định cấu trúc của

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.

15


- Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR)
Phổ 1H-NMR (500MHz) và

C-NMR (125MHz) của các chất nghiên

13

cứu được đo trên máy Bruker XL-500 tần số 500MHz với dung môi DMSO
và TMS là chất chuẩn, tại phòng Phổ cộng hưởng từ hạt nhân – Viện Hóa
học – Viện Hàn Lâm Khoa học & Công nghệ Việt Nam.
- Phổ khối lượng (MS)
Phổ khối của các chất nghiên cứu được ghi trên LC – MSD – Trap – SL
tại phòng Cấu trúc, Viện Hóa học – Viện Hàn Lâm Khoa học & Công nghệ
Việt Nam
2.1.3. Xác định cấu trúc của các sản phẩm tổng hợp được
Cấu trúc của các sản phẩm phản ứng được xác định nhờ các phương
pháp phổ khối lượng (MS), phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H-NMR, 13C-NMR,
phổ hồng ngoại ( IR).
2.2. Chuẩn bị một số dẫn chất lai của tritecpenoit với AZT qua cầu nối

24

23

54

Hợp chất 54. Chất rắn màu trắng, hiệu suất 76 %, điểm chảy 236-238 oC.
* Quy trình tổng hợp
Axit betulinic 2 (1 mol) phản ứng với 1,5 mol đương lượng của
propargyl

amine,

1,5

dicyclohexylcarbodiimide),

mol
1,5

đương
mol

lượng

đương

của

lượng


C-NMR của chất 54: 13C-NMR (CDCl3, 125

MHz) δ ppm: 175,9; 150,8; 109,4; 80,2; 79,0; 71,2; 55,7; 51,4; 50,7; 50,2;
46,8; 42,5; 40,8; 38,9; 38,8; 38,1; 37,8; 37,2; 34,4; 30,8; 29,4; 29,0; 28,0;
27,5; 25,6; 20,9; 19,5; 18,3; 16,2; 16,1; 15,3; 14,7.
2.2.2. Chuẩn bị chất 55
O
H3C

HO

20
19
25

4'

28

26

H
N

N
N
N

O

23

Hợp chất 55. Chất rắn màu trắng, hiệu suất 20 %, điểm chảy 237-239 oC

17


* Quy trình tổng hợp
Thực hiện phản ứng Click của hợp chất ankin 54 với 0,8 đương lượng
AZT trong dung môi t-BuOH (5ml), xúc tác CuI 0,2 đương lượng tại nhiệt độ
70oC trong 20h. Hỗn hợp sau phản ứng được chiết với EtOAc, rửa nhiều lần
với nước, dung dịch Na2S2O3 và dung dịch muối ăn. Pha hữu cơ được làm
khô bằng Na2SO4, sau đó cất đuổi dung môi ở áp suất thấp. Phần cặn đó được
tiến hành chạy cột dùng silicagel thu được hợp chất 55 với hiệu suất 20%.
Cấu trúc của các sản phẩm 55 được chứng minh bằng các phương pháp phổ
hiện đại.
* Dữ liệu phổ chất 55
+ Phổ hồng ngoại của chất 55: IR (ATR) 3739, 2939, 2868, 1689, 1591,
1504, 1263, 1209, 1043, 783 cm-1.
+ Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H-NMR của chất 55 : 1H-NMR (CDCl3, 500
MHz) δ ppm: 7,75 (1H, s, H triazol); 7,44 (1H, s, H thymidine); 6,22 (1H, t,
J=6,5 Hz, H-1’); 5,36-5,40 (1H, m, H-4’); 4,72 (1H, s, H-29a); 4,59 (1H, s,
H29b); 4,52; 4,50 (1H, dd, J=2,5, 11,0 Hz, CONHCH2); 4,38-4,39 (1H, m, H3’); 4,02 (1H, d, J=10,5 Hz, H5’a); 3,77 (1H, d, J=10,5 Hz, H-5’b); 3,17 (1H,
dd, J=4,5; 9,5 Hz, H-3); 3,11-3,14 (1H, m, H-19); 2,96 (2H, m, H-2’); 1,95
(3H, s, CH3); 1,63 (3H, s, H-30); 0,92 (3H, s, H-26); 0,90 (3H, s, H-23); 0,79
(3H, s, H-27); 0,76 (3H, s, H-25); 0,75 (3H, s, H-24).
+ Phổ cộng hưởng từ hạt nhân

13