CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. TỔNG HỢP CÁC HỢP CHẤT β-LACTAM
Tổng hợp dẫn xuất 2-phenoxy clorua axetic
Phản ứng ete hóa các dẫn chất của phenol với este 2-brom metyl axetat trong môi trường Na2CO3 và DMF ở 140oC. Phản ứng được tiến hành ở nhiệt độ này trong thời gian 4h. Tiếp theo, thực hiện phản ứng thủy phân trong môi trường NaOH 1N và dung môi là MeOH/H2O, ở nhiệt độ sôi trong thời gian 12 h nhận được các axit 3a, 3b với hiệu suất 70%, 50%. Hợp chất 3a, b được clo hóa bởi tác nhân (COCl)2 trong dung môi CH2Cl2 và xúc tác DMF, thu được hợp chất 4a, b (sơ đồ 3.1).
Sơ đồ 3.1. Tổng hợp dẫn xuất 2-phenoxy clorua axetic
Tổng hợp dẫn xuất imine
Bước tiếp theo là tổng hợp dẫn xuất imine. Dẫn xuất imine 8a,b thu được nhờ phản ứng cộng nucleophin giữa dẫn xuất của benzylamin 6 và dẫn xuất benzanđehit 7a-b trong môi trường CH2Cl2 và một đương lượng của Na2SO4. Phản ứng được đun hồi lưu trong thời gian 4h nhận được sản phẩm imine 8a-b (sơ đồ 2.2)
Tổng hợp các dẫn xuất cis-β- lactam
Phản ứng tổng hợp hợp β-lactam được tiến hành khi cho imine 8a-c phản ứng với các hợpchất ketene 5a-b, nhận được insitu khi các clorua axit phản ứng với 1,5đương lương Et3N, thu được dẫn xuất β-lactam (cơ chế phản ứng tạo thành ketene từ clorua axit được nêu trong sơ đồ 3.2) [15]..
Sơ đồ 3.2. Cơ chế hình thành chất 5a,b
3.2. PHÂN TÍCH CẤU TRÚC HỢP CHẤTcis-β-LACTAM
Cấu trúc của các hợp chất cis-β-lactam đã được nghiên cứu bằng các phương pháp phổ
3.2.1. Phân tích phổ 1H-NMR của hợp chất 9a
Hình 3.1. Phổ 1H-NMR của hợp chất 9a
Phổ proton của chất 9a có các tín hiệu cộng hưởng dạng AB tại 7,41ppm (2H, d, J = 8,0 Hz, H-3’, H-5’) và 6,72 ppm (2H, d, J = 8,0 Hz, H-2’, H-6’) đặc trưng cho nhân thơm thế brom ở vị trí para. Hai nhân thơm còn lại có các tín hiệu cộng hưởng tại 7,31-7,34 ppm (3H, m, H-4’’, H-2’’’, H-6’’’); 7,11-7,15 ppm (6H, m, H-2’’, H-3’’, H-5’’, H-6’’, H-3’’’, H-5’’’) và 6,89 ppm (1H, t, J = 7,0 Hz, H-4’’’. Ngoài ra trong phổ 1H NMR của dẫn chất 9a có tín hiệu cộng hưởng các proton của vòng lactam: H-3 (5,40 ppm) là doublet có hằng số tương tác J = 4,5 Hz, tín hiệu cộng hưởng doublet của proton H-4 (4,70 ppm) với hằng số J = 4,5 Hz khẳng định sản phẩm 9a là cis-β-lactam [9]..
3.2.2. Phân tích phổ 1H –NMR của hợp chất 9b
Hình 3.2. Phổ 1H-NMR của hợp chất 9b
Trong phổ1H NMR của dẫn chất 9b có hằng số tương tác spin spin của các H-3 và H-4 là 4,5 Hz, từ đó có thể khẳng định sản phẩm 9b là cis-β-lactam.
3.2.3. Phân tích phổ 1H-NMR của hợp chất 9c
Hình 3.3. Phổ 1H-NMR của hợp chất 9c
Tương tự như vậy trong phổ1H NMR của dẫn chất 9c có hằng số tương tác spin spin của các H-3 và H-4 là 4,5 Hz, cho cho phép khẳng định sản phẩm 9c là cis-β-lactam.
3.2.4. Phân tích phổ 1H-NMR của hợp chất 9d
Hình 3.4. Phổ 1H-NMR của hợp chất 9d
Trên phổ proton của chất 9d có các tín hiệu cộng hưởng tại 3,77 ppm đặc trưng cho proton của nhóm OCH3 và tín hiệu cộng hưởng dạng AB tại 7,20 ppm (2H, d, J = 8,0 Hz, H-3’, H-5’); 7,17 ppm (2H, dd, J = 2,0; 8,0 Hz, H-2’, H-6’) đặc trưng cho nhân thơm thế nhóm OCH3 ở vị trí para. Hai nhân thơm còn lại có các tín hiệu tại 7,29-7,32 ppm (3H, m, H-2’’’, H-6’’’, H-4’’); 7,11 ppm (2H, t, J = 8,0 Hz, H-3’’’, H-5’’’); 6,86 ppm (1H, t, J = 7,5 Hz, H-4’’’); 6,81 ppm (2H, d, J = 8,5 Hz, H-2’’, H-6’’); 6,72 ppm (2H, d, J = 8,0 Hz, H-3’’, H-5’’). Ngoài ra, Ngoài ra trong phổ 1H NMR của dẫn chất 9d có tín hiệu cộng hưởng các proton của vòng lactam: H-3 (5,37 ppm) là doublet có hằng số tương tác J = 4,5 Hz, tín hiệu cộng hưởng doublet của proton H-4 (4,71 ppm) với hằng số J = 4,5 Hz khẳng định sản phẩm 9d là cis-β-lactam
3.2.5. Phân tích phổ 1H-NMR của hợp chất 9e
Hình 3.5. Phổ 1H-NMR của hợp chất 9e
Trên phổ 1H NMR của dẫn chất 9e cũng có hằng số tương tác spin spin là 4,5 Hz, cho cho phép khẳng định sản phẩm 9e là cis-β-lactam.
3.2.6. Phân tích phổ 1H-NMR của hợp chất 9f
Hình 3.6. Phổ 1H-NMR của hợp chất 9f
Từ phổ 1H NMR của dẫn chất 9f cũng có hằng số tương tác spin spin là 4,5 Hz, cho cho phép khẳng định sản phẩm 9f là cis-β-lactam.
Sản phẩm nhận được có độ chọn lọc lập thể cao, chỉ có mặt của cis-β-lactam. Điều này có thể được giải thích nhờ hiệu ứng điện tử của các tác nhân tham gia phản ứng. Các dẫn xuất β-lactam 9a-c đều là các β-lactam có chứa nhóm thế là các hệ thơm được tổng hợp từ phản ứng giữa hợp chất imine R2N=CHR3 (R1 và R3 đều là các nhóm thế lớn với nhân thơm benzen) và dẫn xuất ketene có gắn nhóm thế phenoxy ( R1). Chúng ta thấy rằng, tất cả các dẫn xuất thu được đều tồn tại ở dạng cis-β-lactam với các nhóm thế lớn gắn với C-3 và C-4 ở phía sau, do hằng số tương tác spin-spin của hai proton H-3 và H-4 có hằng số bé (J = 4,5 Hz). Điều này được giải thích bởi sự điều khiển phản ứng Staudinger qua hai giai đoạn với các phức chuyển tiếp (phức π và phức σ)[15].,[19]..
Phức π phức σ
Khi các nhóm R1, R2, R3 đều là các nhóm giàu điện tử thì phức π hình thành giữa ketene và imine ở dạng exo. Nhóm thế R1 và R2 của imine là các nhóm giàu điện tử giúp cho điện tích dương trên nguyên tử nitơ được giải tỏa làm cho phức σ bền hơn. Hơn nữa, nhóm R1 của ketene là nhóm phenoxy, đây cũng là một nhóm giàu điện tử, làm cho dạng enolat ở phức σ tăng tính nucleophin dẫn đến phức σ dễ dàng chuyển thành sản phẩm theo con đường tạo cis-β-lactam.
Mật độ điện tử của nhóm thế R1 của ketene đóng vai trò chính trong việc hình thành cáccis-β-lactam hay trans-β-lactam [15]., [19].. Trong nghiên cứu này, chúng tôi tiến hành tổng hợp các β-lactam từ các dẫn xuất ketene có gắn các nhóm thế khác nhau (R1- là nhóm phenoxy- hoặc m-clophenoxy), thấy rằng khi nhân thơm benzen của nhóm thế R1 giảm điện tử hơn do có nhóm thế clo thì sản phẩm tạo thành vẫn là cis-β-lactam, có lẽ là nhóm này có hiệu ứng chưa đủ mạnh để ảnh hưởng đến mât độ điện tử của phức phức σ trung gian, nên enolat tạo thành có tính nucleophin mạnh xúc tiến phản ứng vòng hóa tạo thành vòng lactam theo định hướng cis.
Chia sẻ với bạn bè của bạn: |