Nghiên cứu phân tích cấu trúc dẫn xuất Dibenzoaza-17-Crown-5-Ether bằng các phương pháp phổ hiện đại

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

HOÀNG THỊ NHUNG

NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH CẤU TRÚC

DẪN XUẤT DIBENZOAZA-17-CROWN-5-ETHER

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

HOÀNG THỊ NHUNG

NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH CẤU TRÚC

DẪN XUẤT DIBENZOAZA-17-CROWN-5-ETHER

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: 1. TS. TRƯƠNG HỒNG HIẾU

2. PGS.TS LÊ TUẤN ANH

THÁI NGUYÊN - 2017

i

LỜI CẢM ƠN

Trước hết, em xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới thầy giáo TS. TRƯƠNG

HỒNG HIẾU - Trung tâm Nhiệt đới Việt- Nga, PGS.TS LÊ TUẤN ANH -

Khoa Hóa Học - Trường Đại khoa Học Tự Nhiên - Đại học Quốc Gia Hà Nội.

Người trực tiếp hướng dẫn, tận tình giúp đỡ và tạo mọi điều kiện để em

hoàn thành luận văn.

Em xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo Khoa Hóa học, các

thầy cô phòng Đào tạo, các thầy cô trong Ban Giám hiệu trường Đại học

Khoa Học - Đại học Thái Nguyên đã giảng dạy và giúp đỡ em trong quá trình

học tập, nghiên cứu.

Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn tới toàn thể gia đình, bạn bè đã luôn bên

cạnh, ủng hộ và động viên em trong những lúc gặp phải khó khăn để em có thể

hoàn thành quá trình học tập và nghiên cứu.

Mặc dù đã có nhiều cố gắng, song do thời gian có hạn, khả năng

nghiên cứu của bản thân còn hạn chế, nên kết quả nghiên cứu có thể còn

nhiều thiếu sót. Em rất mong nhận được sự góp ý, chỉ bảo của các thầy giáo,

cô giáo, các bạn đồng nghiệp và những người đang quan tâm đến vấn đề đã

trình bày trong luận văn, để luận văn được hoàn thiện hơn.

Em xin trân trọng cảm ơn!

Tác giả luận văn

Hoàng Thị Nhung

ii

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN .................................................................................................... i

MỤC LỤC.........................................................................................................ii

BẢNG KÝ HIỆU CÁC CHỮ CÁI VIẾT TẮT ............................................... iv

DANH MỤC CÁC BẢNG................................................................................ v

DANH MỤC CÁC HÌNH................................................................................ vi

MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1

Chương 1. TỔNG QUAN ............................................................................... 3

1.1. Một số phương pháp phân tích hóa lý hiện đại.......................................... 3

1.1.1. Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao kết hợp khối phổ (HPLC-MS)......... 3

1.1.2. Phương pháp nhiễu xạ đơn tinh thể (Single-crystal X-ray Diffraction)........... 9

1.1.3. Sơ lược về phổ cộng hưởng từ hạt nhân ............................................... 12

1.2. Các hợp chất piridinoazacrown ether....................................................... 18

1.2.1. Các phương pháp chung tổng hợp (pyrido)azacrown ether.................. 20

1.2.2. Tổng hợp pyridinocrown ether bằng phương pháp ngưng tụ đa tác nhân ..... 24

Chương 2. THỰC NGHIỆM........................................................................ 25

2.1. Phương pháp nghiên cứu và trang thiết bị ............................................... 25

2.1.1. Các phương pháp chuẩn bị mẫu chất phân tích .................................... 25

2.1.2. Dụng cụ và hóa chất.............................................................................. 25

2.1.3. Định tính phản ứng và kiểm tra độ tinh khiết của dẫn xuất bằng

sắc kí lớp mỏng ............................................................................................... 25

2.1.4. Các phương pháp phân tích cấu trúc..................................................... 26

2.2. Chuẩn bị tiền chất 1,8-bis(2-acetylphenoxy)-3,6-dioxaoctane (3).......... 27

2.3. Chuẩn bị mẫu chất nghiên cứu bis-(benzo)(γ-arylpyridino)aza-17-

crown-5 ethers (5 a-d)..................................................................................... 27

2.4. Phân tích dữ liệu phổ hồng ngoại, phổ khối lượng, phổ cộng hưởng

từ hạt nhân 1H và 13C của các chất:................................................................. 28

iii

Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................... 33

3.1. Chuẩn bị dẫn xuất 1,8-bis(2-acetylphenoxy)-3,6-dioxaocthane.............. 33

3.2. Chuẩn bị hợp chất mẫu (γ-arylpyridino)dibenzoaza-17-crown-5-

ether (5a-d)...................................................................................................... 35

3.3. Phân tích và xác định cấu trúc bằng các phương pháp hóa lý ................. 35

KẾT LUẬN.................................................................................................... 45

TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 46

PHỤ LỤC

iv

BẢNG KÝ HIỆU CÁC CHỮ CÁI VIẾT TẮT

AcOH : Acid acetic

APCI : Atmospheric Pressure Chemical Ionization

APPI : Atmospheric Pressure Photoionization

COSY : Correlated Spectroscopy

ESI : Electrospray Ionization

HMBC : Heteronuclear Multiple Bond Coherence

HPLC : High-performance liquid chromatography

HSQC : Heteronuclear Single Quantum Correlation

Me : methyl

NH4Oac : ammonium acetat

NMR : Nuclear magnetic resonance

v

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 3.1. Các hằng số vật lý các sản phẩm thu được (5a-d).......................... 41

Bảng 3.2. Độ chuyển dịch hóa học trên phổ

1H-NMR của các hợp chất (5a-d).. 42

Bảng 3.3. Độ dài và góc liên kết hydro của hợp chất (5a) [Å and o

].............. 44

vi

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của máy HPLC-MS............................ 3

Hình 1.2. Kỹ thuật ion hóa ESI ...................................................................... 6

Hình 1.3. Cặp tín hiệu Fiedel........................................................................ 10

Hình 1.4. Sơ đồ tóm tắt quá trình phân tích cấu trúc bằng phương

pháp X-Ray (nguồn internet)........................................................ 10

Hình 1.5. Cấu tạo phân tử được xây dựng trên cơ sở dữ liệu nhiễu xạ

đơn tinh thể X-ray......................................................................... 11

Hình 1.6. Hạt nhân nguyên tử tự quay quanh trục của nó và mang điện

tích dương..................................................................................... 12

Hình 1.7. Định hướng của hạt nhân trước và sau khi đặt vào từ trường B0 ...... 13

Hình 1.8. Chênh lệch mức năng lượng giữa hai định hướng hạt nhân

(

1H, 13C)........................................................................................ 13

Hình 1.9. Máy cộng hưởng từ hạt nhân........................................................ 14

Hình 1.10. Ví dụ phổ CHTHN -

1H NMR, 500MHz, dung môi CDCl3 ........ 15

Hình 1.11. Tương tác spin - spin và số bội đỉnh ............................................ 16

Hình 1.12. Ví dụ về phổ HSQC...................................................................... 17

Hình 1.13. Ví dụ về phổ HMBC..................................................................... 18

Hình 3.1. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H-NMR của hợp chất (5a)............ 36

Hình 3.2. Phổ dãn 1H-NMR - tín hiệu cộng hưởng khu vực polyether

của chất (5a).................................................................................. 37

Hình 3.3. Phổ dãn 1H-NMR - tín hiệu cộng hưởng khu vực vòng pyridine ..... 38

Hình 3.4. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân hai chiều HMBC. ........................... 39

Hình 3.5. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân hai chiều HSQC ............................. 39

Hình 3.6. Tương tác giữa các proton và nguyên tử cacbon. ........................ 40

Hình 3.7. Phổ HRLC-MS hợp chất azacrown ether (5a)................................ 41

Hình 3.8. Cấu trúc phân tử (5a).................................................................... 43

Hình 3.9. Phân bố trong mạng tinh thể (5a). Các liên kết hydro nội phân

tử C─H•••O và giữa các phân tử C─H•••N và C─H•••O ................ 43

1

MỞ ĐẦU

Cùng với sự phát triển của hóa học hiện đại, vai trò của các phương

pháp phân tích hóa lý ngày càng được nâng cao và có vị trí quan trọng trong

việc phân tích xác định độ tinh khiết của sản phẩm, xác định công thức cấu

tạo và các đặc trưng cấu trúc phân tử, ... Các dữ liệu phân tích thu được có ý

nghĩa rất quan trọng trong hóa học vật liệu mới (ảnh hưởng cấu trúc và độ bền

vật liệu, chính xác tỷ lệ cấu thành vật liệu, ...); trong tổng hợp hóa dược và

phát triển thuốc (xác định và phân lập chính xác đồng phân lập thể có hoạt

tính sinh học, giảm tác dụng phụ không mong muốn của thuốc khi có chứa hỗ

hợp đồng phân lập thể, ...). Chính vì vậy, ngày nay, các phương pháp phân

tích hóa lý hiện đại không chỉ có ứng dụng thực tiễn trong mọi ngành nghề

sản xuất (hóa chất bảo vệ nông nghiệp, thuốc thú y, công nghiệp vật liệu mới,

hóa chất tẩy rửa, vật liệu sơn phủ bề mặt, phẩm nhuộm...), mà còn là công cụ

không thể thiếu trong các ngành khoa học kỹ thuật, nghiên cứu công nghệ

(hóa học môi trường, hóa sinh, y dược, vật liệu mới, ...).

Từ cuối những năm 80 của thế kỷ 20, với sự ra đời và phát triển mạnh

mẽ của hóa học tổ hợp - lĩnh vực tổng hợp hóa dược được hình thành trên cơ

sở các phản ứng đa tác nhân, kết hợp với kỹ thuật máy tính - đã góp phần xây

dựng các cơ sở dữ liệu hoạt chất và các loại thuốc hóa dược tiềm năng. Việc

xác định cấu tạo của hoạt chất và độ tinh khiết của sản phẩm không thể thiếu

được các kỹ thuật cộng hưởng từ hạt nhân hiện đại (1HNMR, 13CNMR,

HMBC, HSQC, COSY - NOESY, ...); các kỹ thuật sắc ký (lỏng, khí) hiệu

năng cao kết hợp khối phổ; kỹ thuật phân tích nhiễu xạ đơn tinh thể, ... Các

phương pháp phân tích hóa lý hiện đại với sự kết hợp của công nghệ thông tin

đã giúp quá trình tổng hợp và xác định hoạt tính sinh học của các hợp chất

mới trở nên đơn giản và dễ dàng hơn, nhanh chóng đưa các hoạt chất tiềm

năng vào thử nghiệp lâm sàng và phát triển thành các loại thuốc mới.