BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
--------------------------------------NGUYỄN THỊ NGA

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP MỘT SỐ CHALCONE CÓ HOẠT TÍNH

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT HOÁ HỌC

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC :
1. PGS.TS. VŨ ĐÌNH HOÀNG
2. TS. LƢU VĂN CHÍNH

HÀ NỘI – NĂM 2013


LỜI CAM ĐOAN
Luận văn Thạc sỹ khoa học chuyên ngành Kỹ thuật hoá học với đề tài “
Nghiên cứu tổng hợp một số chalcone có hoạt tính” được hoàn thành dưới sự hướng
dẫn khoa học của PGS. TS. Vũ Đình Hoàng - Bộ môn hoá dược và hoá chất bảo vệ
thực vật - Viện Kỹ thuật hoá học - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội và TS. Lưu
Văn Chính – Phòng Tổng hợp hữu cơ - Viện Hoá học các hợp chất thiên nhiên Viện Hàn lâm khoa học và công nghệ Việt Nam. Tôi xin cam đoan các số liệu,
những kết luận nghiên cứu được trình bày trong luận văn này là trung thực và
không sao chép nội dung từ bất kỳ một luận văn thạc sỹ hay tiễn sỹ nào khác.
Học viên

Nguyễn Thị Nga


LỜI CẢM ƠN
Luận văn được hoàn thành tại Bộ môn Hoá dược & Hoá chất bảo vệ thực

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT ................................................................
DANH MỤC CÁC BẢNG VÀ SƠ ĐỒ TRONG LUẬN VĂN ................................
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN.....................................................................................3
1.1.

KHÁI QUÁT VỀ CHALCONE .................................................................3

1.1.1.

Giới thiệu chalcone .................................................................................3

1.1.2.

Tính chất hoá học ....................................................................................4

1.1.3.

Các phương pháp tổng hợp .....................................................................5

1.1.4.

Hoạt tính sinh học .................................................................................11

1.2.

KHÁI QUÁT VỀ CÁC HỢP CHẤT CHALCONE CÓ CHỨA NITƠ 12

1.2.1.



2.2.1.

Tổng hợp 5’-chloromethyl-2’-hydroxyacetophenone ..........................19

2.2.2.

Tổng hợp 5’-cyanomethyl-2’-hydroxyacetophenone ...........................19

2.2.3.

Tổng hợp 3’-acetyl-4’-hydroxyphenylacetamide .................................20

2.2.4.

Tổng hợp các chalcone chứa nhóm acetamide .....................................20

2.3.

TỔNG HỢP CÁC CHALCONE CHỨA URACIL ................................22

2.3.1.

Tổng hợp 5’-chloromethyl-2’-hydroxyacetophenone ..........................22

2.3.2.

Tổng hợp 2’-hydroxy-5’-uracilylmethylacetophenone ........................22

2.3.3.


Kết quả tổng hợp các chalcone chứa uracil ............................................34

3.2.1.

Kết quả tổng hợp 5’-chloromethyl-2’-hydroxyacetophenone ..............34

3.2.2.

Kết quả tổng hợp 2’-hydroxy-5’-uracilylmethylacetophenone ............34

3.2.3.

Kết quả tổng hợp các chalcone .............................................................35

3.3.

Kết quả thử hoạt tính gây độc tế bào .......................................................41

3.3.1. Kết quả thử hoạt tính gây độc tế bào của các chalcone chứa nhóm
acetamide ............................................................................................................41
3.3.2.

Kết quả thử hoạt tính gây độc tế bào của các chalcone chứa uracil .....42

KẾT LUẬN ..............................................................................................................43
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................44
CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN .......................47
PHỤ LỤC .................................................................................................................47


Ultraviolet

s

singlet

d

doublet

t

triplet

q

Quartet

dd

double doublet

m

Multiplet

δ

độ dịch chuyển hóa học



Sơ đồ 3: Tổng hợp chalcone từ phản ứng quang hoá

10

Sơ đồ 4: Tổng hợp các benzimidazole chalcone

12

Sơ đồ 5: Tổng hợp các chalcone từ 8-hydroxyquinoline tạo

15

aldehyde
Sơ đồ 6: Tổng hợp chalcone từ 8-hydroxyquinoline tạo

15

acetophenone
Sơ đồ 7: Tổng hợp chalcone chứa chloro-quinoline

16

Sơ đồ 8: Tổng hợp chalcone chứa nhóm acetamide

21

Sơ đồ 9: Tổng hợp chalcone chứa uracil

23

về phương pháp tổng hợp cũng như thử nghiệm hoạt tính của chúng như các
chalcone có chứa nhóm –NH2, chalcone chứa nhóm –NO2, các chalcone thuộc dẫn
xuất của quinoline, quinolone, piperazine, piperidine… với các hoạt tính kháng
nấm, kháng khuẩn, chống sốt rét. Tuy nhiên chưa có nhiều nghiên cứu về hoạt tính
gây độc tế bào của các dòng chalcone này mặc dù thực nghiệm đã chứng minh rằng
các hợp chất hoá học chứa nitơ trong dị vòng cho thấy hoạt tính chống ung thư,
chúng chống lại rất nhiều các dòng tế bào ung thư [22].
Gần đây, các dẫn xuất 2’-hydroxychalcone được quan tâm bởi hoạt tính
chống ung thư của chúng, chúng chống lại dòng tế bào ung thư gan Hep-G2 với giá
trị IC50 nằm trong khoảng từ 21 – 197 µM, trong đó nhóm hydroxyl ở vị trí C2’ có
đóng góp quan trọng cho hoạt tính này [10].
Ở trong nước, các nghiên cứu về chalcone vẫn còn nhiều hạn chế về số lượng
và đa dạng về hoạt tính sinh học, đặc biệt là hoạt tính gây độc tế bào. Chính vì vậy

1


trong luận văn của mình, tôi bước đầu tổng hợp một số chalcone mới có chứa nitơ
là các chalcone có chứa nhóm acetamide, chalcone có chứa uracil và nghiên cứu
hoạt tính gây độc tế bào của chúng làm tiền đề cho các nghiên cứu hoàn chỉnh tiếp
theo về dòng chalcone này. Nội dung của luận văn bao gồm các phần chính:
-

Chương 1: Tổng quan

-

Chương 2: Thực nghiệm

-


tên

thay

thế

của

các

chalcone:

phenylstyryl

ketone,

benzylacetophenone, β-phenylacylphenone, γ-oxo-α-γ-diphenyl-α-propylene và αphenyl-β-benzoylethylene

3


1.1.2. Tính chất hoá học
Do có hệ liên hợp C=C và C=O nên ở điều kiện thường hầu hết các chalcone
đều mang màu vàng. Không những chúng mang đầy đủ các tính chất của anken và
xeton mà còn có các tính chất đặc trưng khác của hệ liên hợp. Do tồn tại hệ liên hợp
nên các chalcone bao giờ cũng bền hơn các xeton không no có liên kết đôi không
liên hợp, nên các xeton này có khuynh hướng chuyển thành các xeton α,β – không
no bền vững hơn về mặt năng lượng. Tùy vào tác nhân phản ứng và cấu tạo của
chalcone mà phản ứng cộng sẽ ưu tiên theo kiểu cộng 1,2; cộng 1,4 hay cộng 3,4.

1.1.2.2.

-

Phản ứng của nhóm C=O

Phản ứng cộng 1, 2 thường xảy ra khi cho xeton α,β – không no tác dụng với

hợp chất cơ magie.

-

Phản ứng Luche tiến hành với tác nhân khử là NaBH4 kết hợp với CeCl3.

Phản ứng này xảy ra chọn lọc với nhóm –CO tạo thành ancol tương ứng.
4


-

Ngoài ra nhóm CO còn có khả năng tham gia các phản ứng ngưng tụ, tách

loại, thế…
1.1.2.3.

-

Phản ứng cộng 1, 4

Phản ứng cộng hợp 1,4 là phản ứng đặc trưng nhất của xeton α,β – không no


Trong các phương pháp tổng hợp chalcone, phương pháp sử dụng phản ứng
Claisen - Schmidt có lẽ là phương pháp đơn giản và hiệu quả nhất. Phản ứng ngưng
tụ Claisen – Schmidt được thực hiện với lượng đẳng mol giữa một chất là
acetophenone thế và 1 chất là aldehyde thế với sự có mặt của dung dịch kiềm nước.
Trong phản ứng Claisen – Schmidt, nồng độ kiềm được sử dụng là từ 10 – 60%.
5


Phản ứng được thực hiện ở 500C trong thời gian từ 12 – 15 giờ hoặc ở nhiệt độ
phòng trong vài ngày. Trong điều kiện làm phản ứng này, phản ứng Canizaro cũng
xảy ra và do đó làm giảm hiệu suất của sản phẩm mong muốn.
Phản ứng đầu tiên được nghiên cứu đầu tiên là phản ứng giữa acetophenone
với benzandehyde trong sự có mặt của xúc tác kiềm (dung dịch kiềm hoặc các
alcolilate). Phản ứng dẫn tới sự hình thành ketone α, β – không no [21, 33].

Ngoài xúc tác kiềm được sử dụng cho phản ứng này, xúc tác axit thường hay
được sử dụng khi hợp phần andehit là các popyhydroxybenzaldehyde [3]. Mặc dù
xúc tác axit cũng được sử dụng trong tổng hợp chalcone (phản ứng Claisen Schmidt) nhưng xúc tác kiềm luôn là sự lựa chọn ưa thích cho phản ứng này. Tuy
vậy, trong tổng hợp các polyhydroxy chalcone, các phản ứng ngưng tụ trực tiếp
giữa hai hợp phần andehit và xeton này thường cho hiệu suất thấp, trong nhiều
trường hợp hiệu suất chỉ đạt dưới 10% [27], đặc biệt là các nhóm hydroxy ở các vị
trí 2,4 của các hợp phần trên. Nguyên nhân do tạo ra dạng quinone, một phần nhỏ
nữa là khi có mặt của xúc tác kiềm và nhiệt độ, sản phẩm phụ của phản ứng
Canizaro cũng xảy ra [28]. Và phản ứng phụ này thường được tiến triển khi nhiệt độ
tăng.

Để khắc phục nhược điểm này, bảo vệ các nhóm –OH được xem là sự lựa
chọn tốt nhất. Các nhóm –OH trong các hợp phần andehit và xeton có thể được bảo
vệ bằng 3,4-dihydropyrane trong sự có mặt của pyridine – 4 – toluenesulfonat [11].

Tổng hợp chalcone từ các bazơ Schiff

Các bazơ Schiff có thể phản ứng với axetophenone và các dẫn xuất của nó
trong sự có mặt của một lượng nhỏ xúc tác amin hydroclonea để tạo ra βarylaminoketone. Khi đun nóng axit clohydric đậm đặc, các ketone mới tạo ra này
sẽ bị bẻ gãy liên kết hydramin để sinh ra các amin thơm bậc một và chalcone [13]

7


Sơ đồ 1: Tổng hợp chalcone từ các bazơ schiff
Sự bẻ gãy liên kết hydramin thuận lợi hơn rất nhiều nếu như các nhóm thế
hút điện tử có mặt trong vòng β-arylamine ketone.
1.1.3.4.

Tổng hợp chalcone từ các hợp chất cơ kim

Hợp chất cơ kim trong đó hợp chất cơ magie (thuốc thử Grinard) là tác nhân
quan trọng nhất trong hoá học hữu cơ [2]. Các tác nhân grinard cũng có thể tạo ra
được các chalcone nhưng hiệu suất không cao và các phản ứng xảy ra cũng khá
phức tạp với các tác nhân kiềm mạnh như butylat kali. Một loạt các chuyển hóa sau
[19] đã được chứng minh ứng dụng của tác nhân Grinard trong tổng hợp chalcone
có cấu trúc cơ bản nhất với hiệu suất 20%

Sơ đồ 2: Tổng hợp chalcone từ các hợp chất cơ kim
Ngoài tác nhân Grinard, các dẫn xuất của cadimi, phenyllithium cũng được
sử dụng. Tuy nhiên, cũng giống như các hợp chất Grinard, hiệu suất tạo thành
chalcone thường thấp và điều kiện phản ứng cũng khá ngặt nghèo. Trong một số
8





Sơ đồ 3: Tổng hợp chalcone từ phản ứng quang hoá
1.1.3.7.

Tổng hợp chalcone từ các β-chlorovinyl keton

β-chlorovinyl keton thế cũng có thể ngưng tụ với các phenylankyl ether với
sự có mặt của tetraclorua thiếc để cho các chalcone với hiệu suất tương đối tốt [5].

1.1.3.8.

Tổng hợp chalcone từ flavanone

Khi xử lý các flavanone với kiềm dẫn đến sự mở vòng γ - pyrone và hình
thành 2’ - hydroxychalcone cũng sử dụng phản ứng mở vòng này 2 – hydroxyl 4,4’,6’ - trimethoxychalcone có thể nhận được dễ dàng khi xử lý 4’, 5, 7 trimethoxyflavanone trong dung dịch kiềm
Ngoài việc sử dụng kiềm, các vi sinh vật cũng có khả năng mở vòng
flavanone, chẳng hạn vi khuẩn gibberella fukikuroi cũng có khả năng bẻ gãy liên
kết C=O trong dị vòng của flavanone để tạo ra các 2-hydroxychalcone. Một phần
chất nền bị mở vòng, tiếp theo là sự ôxi hóa bằng vi sinh vật để tạo ra 2’, 4dihydroxychalcone [32].
1.1.3.9.

Tổng hợp chalcone bằng phản ứng oxi hoá decarboxyl hoá các γ-oxi
acid

Để thực hiện phản ứng oxi hóa decarboxyl các γ-oxi acids, tác nhân được sử
dụng là chì dioxit. Năm 1968 tác giả Herler [9] đã tổng hợp chalcone từ acit 3benzoyl-2-phenylpropionic và chì dioxit

10


tổng hợp có hoạt tính này.
-

Hoạt tính gây độc tế bào: các chalcone có vòng A xuất phát từ 2,5-

dihydroxyacetophenon có khả năng ức chế các dòng tế bào ung thư B16 (murine
melanoma), HCT116 (human colon cancer cells) và A431 (human epidermoid
carcinoma) [18]. Ngoài ra một số các hợp chất chalcone thuộc dãy 2,4dihydroxychalcone cũng có khả năng ngăn ngừa các tác nhân hoá học gây ung thư
khác, đặc biệt là 2’,4’,4-trihidroxychalcone.
-

Chống

viêm

và

giảm

đau:

Một

số

chalcone

thuộc

dòng

thuộc

2’,5’-dihydroxyacetophenone,

dãy

2’-

2’,4’-

dihydroxyacetophenone, đã được nhiều tác giả tổng hợp thành công và nghiên cứu
hoạt tính sinh học của chúng, bao gồm hoạt tính ức chế enzyme oxi hoá đóng vòng,
chống oxi hoá.
-

Các hoạt tính khác: Các tác giả đã nghiên cứu tổng hợp, phân lập các

chalcone có hoạt tính chống tăng đường huyết (4’-hydroxy-4-methoxychalcone), ức
chế enzyme, tính ức chế miễn dịch.
1.2.

KHÁI QUÁT VỀ CÁC HỢP CHẤT CHALCONE CÓ CHỨA NITƠ

1.2.1. Phƣơng pháp tổng hợp
Chalcone có chứa nitơ là trường hợp riêng của các hợp chất chalcone, vì vậy
phương pháp tổng hợp các chalcone có chứa nitơ tương tự như các chalcone nói
chung. Có rất nhiều phương pháp để tổng hợp nhưng chủ yếu các nghiên cứu sử
dụng phương pháp dùng phản ứng ngưng tụ Claisen-Schmitd, chỉ thay xúc tác khác
nhau để nghiên cứu. Ngoài ra, phản ứng dùng bazơ Schiff để tổng hợp chalcone
cũng đc sử dụng.

R=H; R1, R2,R3 = -OCH3

b:

R= -OH; R1, R2, R3 = H

g:

R, R1, R3= H; R2= (NCH3)2

c:

R= OH; R1, R3= I; R2 = H

h:

R, R1, R3= H; R2= Cl

d:

R= OH; R1, R3= Br; R2= H

i:

R4, R5= H

e:

R= OH; R1, R2 = H, R3 = Cl



OCH3

OCH3

H

Các chalcone dị vòng tổng hợp được cũng đã được thử hoạt tính kháng
khuẩn, chống lại vi khuẩn gram dương Staphylococcus aureus, vi khuẩn gram âm
Zymomonal mobilis và hoạt tính kháng nấm.
Các chalcone chứa nhóm amino khác cũng được tổng hợp và thử nghiệm
hoạt tính kháng khuẩn, chống viêm [34]

Trong đó Ar là các dẫn xuất thế của chloro và OCH3 trên vòng benzene.
1.2.2.2.

Tổng hợp các chalcone chứa vòng quinolone

Các chalcone được tổng hợp từ chất đầu là 8-hydroxyquinoline theo 2 con
đường khác nhau, các chalcone tạo thành cũng đã được thử nghiệm in vitro và có
hoạt tính kháng nấm tốt [4]
-

Từ 8-hydroxyquinoline tạo aldehyde, sau đó cho ngưng tụ với acetophenone
tạo chalcone theo sơ đồ:

Sơ đồ 5: Tổng hợp các chalcone từ 8-hydroxyquinoline tạo aldehyde
-

Từ 8-hydroxyquinoline tạo acetophenone sau đó cho ngưng tụ với aldehyde

OCH3

Q3

H

H

Cl

Q4

CH3

H

CH3

Q5

OH

H

OH

Q6

OH


dụng phản ứng Claisen-Schmidt theo sơ đồ:

Các chalcone tổng hợp được cũng đã được nghiên cứu hoạt tính kháng khuẩn
cho thấy chúng kháng lại 3 vi khuẩn gram dương là Bacillus pumilis, Bacillus
subtilis và Staphylococcus aureus, kháng lại 2 vi khuẩn gram âm là Escherichia
coli, Proteus vulgaris. Ngoài ra, chúng còn được đánh giá hoạt tính kháng các loại
nấm Aspergillus niger, Rhizopus oryae và Candida albicans, kết quả cho thấy
chúng đều có hoạt tính tốt [14].

16


17


2.1.

CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM
CÁC PHƢƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM

2.1.1. Các phƣơng pháp thực nghiệm
Thiết bị, dụng cụ, hoá chất
-

Máy khuấy từ gia nhiệt Heidolph MR Hei-Standard của Đức

-

Máy cất quay chân không IKA RV 06.2 của Đức, bơm chân không Buchi


sóng 254 và 365 nm hoặc bằng bình phun thuốc thử H2SO4 10%, có đốt nóng.
2.1.3. Các phương pháp nghiên cứu cấu trúc của sản phẩm
-

Phổ hồng ngoại (FT-IR): Phổ IR của các chất được đo trên máy SHIMADZU

FTIR 8107M của Nhật tại viện Hoá học - viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
Chế độ đo: đo độ truyền qua, dải số sóng 4000-500 cm-1, độ phân giải 0,25 cm-1, số
lần quét 32 lần/phổ; mẫu được chuẩn bị bằng cách nghiền mịn với bột KBr theo tỷ
lệ 5  10 mg chất /1gam KBr và ép thành viên trong suốt ở 600 psi trong 5 phút.
-

Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H-NMR,

13

C-NMR được đo trên máy

BRUKER ADVANCE – 500M của Đức tại Phòng phân tích cấu trúc, Viện Hoá học
- Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Các điều kiện đo: tần số 500 MHz và 125
MHz, dung môi DMSO-d6, chất chuẩn nội TMS.

18