TỔNG QUAN
Phản ứng oxy hóa Baeyer-Villiger
The formation of esters and lactones from the oxidation of ketones using peroxides, specifically through the Baeyer-Villiger reaction, has been reported and refined for over a century.
Hình 1.1 Phản ứng oxy hóa Baeyer-Villiger
Khi Baeyer và Villiger xử lý menthone, carvomenthone và camphor bằng một chất oxy hóa mới mà không cần dung môi trong 24 giờ ở nhiệt độ phòng, họ đã thu được các lactone tương ứng của menthone và carvomenthone với hiệu suất 40-50%, đồng thời tái cô lập được 15-20% nguyên liệu ban đầu.
Hình 1.2 Phản ứng oxy hóa Baeyer-Villiger của menthone (A), (+)-carvomenthone
(B), và camphor (C) với KHSO5 trong 24 giờ ở nhiệt độ phòng
Hình 1.3 Cơ chế phản ứng oxy hóa Baeyer-Villiger với chất oxy hóa m-CPBA
Chất oxy hóa thường dùng hiện nay là m-CPBA, cơ chế phản ứng được minh họa như trong Hình 1.3 Thứ tự ưu tiên nhóm xuất: t-alkyl > s-alkyl > i-alkyl > Phenyl >
Phản ứng oxy hóa Baeyer-Villiger đã được ứng dụng để tổng hợp nhiều hợp chất hữu cơ khác nhau, trong đó xúc tác acid Lewis đóng vai trò quan trọng Các xúc tác như phức chất của Pt và Sn không chỉ tăng hiệu suất phản ứng mà còn cải thiện độ chọn lọc đáng kể Đặc biệt, phức chất của Sn cho thấy hiệu quả tối ưu trong việc tạo thành lactone Nghiên cứu của Xiuhua Hao và các cộng sự đã chỉ ra rằng việc sử dụng xúc tác SnCl4 trong phản ứng oxy hóa 2-adamantanone đạt được hiệu suất 49% và độ chọn lọc 79%.
Hình 1.4 Phản ứng oxy hóa Baeyer-Villiger của 2-adamamtanone.
α-Mangostin
Cây măng cụt, được trồng phổ biến ở Thái Lan, mang lại loại trái cây thơm ngon và giàu nước Loại trái này không chỉ được ưa chuộng tại Thái Lan mà còn ở nhiều nước Đông Nam Á nhờ vào khả năng chống viêm và điều trị các vết nhiễm trùng trên da Các hợp chất α-, β-, và γ-mangostin trong cây măng cụt là nguồn prenyl xanthone phong phú, sở hữu nhiều hoạt tính sinh học như kháng oxi hóa, kháng nấm, kháng khuẩn và chống độc tế bào Cấu trúc hóa học của những hợp chất này chứa nhiều nhóm chức có khả năng điều khiển các phản ứng hóa học.
Hình 1.5 Quả măng cụt (Garcinia mangostana L.) và cấu trúc hóa học của α-mangostin
Một số phản ứng được thực hiện trên α-mangostin để có được dẫn xuất của chúng, đặc biệt là các phản ứng trên nhóm hydroxyl và prenyl
1.2.2 Hoạt tính sinh học của α-mangostin
1.2.2.1 Hoạt tính kháng oxy hóa
Chiết xuất cao thô từ Garcinia mangostana cho thấy khả năng kháng oxy hóa mạnh mẽ qua phương pháp DPPH, đồng thời thể hiện khả năng kháng viêm và giảm tổn thương tế bào đáng kể Nghiên cứu của William và các cộng sự cũng chỉ ra khả năng kháng oxy hóa lipoprotein ở nồng độ thấp.
Cao chiết thô từ Garcinia mangostana có hiệu quả nổi bật trong việc chống lại vi khuẩn Propionibacterium acnes và Staphylococcus epidermidis Đặc biệt, chiết xuất này có khả năng ức chế mạnh mẽ Propionibacterium acnes, mở ra một phương pháp điều trị mụn mới.
1.2.2.3 Hoạt tính kháng khuẩn và kháng nấm
Xanthones extracted from Garcinia mangostana exhibit a range of biological activities, particularly antifungal effects against pathogens such as Fusarium oxysporum vasinfectum, Alternaria tenius, and Dreschlera oryzae, as well as antibacterial properties against Staphylococcus aureus The presence of hydroxyl groups in the phenolic structure and isoprenyl branches in xanthones plays a crucial role in their antifungal mechanism, while other positions lacking these groups show no activity.
1.2.2.4 Hoạt tính gây độc tế bào
Matsumoto và các cộng sự đã báo cáo về hoạt tính ức chế tế bào của α, β, và γ-mangostin, cho thấy các xanthone này có khả năng ức chế mạnh mẽ các tế bào ung thư ruột kết DLD-1 Nghiên cứu chỉ ra rằng có mối liên hệ giữa số lượng các nhóm hydroxyl và khả năng ức chế tế bào Hơn nữa, vỏ quả măng cụt cũng cho thấy khả năng ức chế đối với tế bào bạch cầu HL60.
1.2.3 Tổng hợp các dẫn xuất của α- mangostin
Một số phản ứng của α-mangostin được thực hiện để tạo ra các dẫn xuất hữu ích, đặc biệt thông qua việc tác động lên các nhóm hydroxyl và prenyl.
1.2.3.1 Phản ứng trên nhóm hydroxyl của α-mangostin
Phản ứng acetyl hóa nhóm hydroxyl của phenol trong α-mangostin đã được nghiên cứu để làm rõ mối liên hệ giữa hoạt tính sinh học và cấu trúc Các nhóm hydroxyl ở vị trí số 3 và số 6 dễ tiếp cận hơn, trong khi vị trí số 1 phản ứng khó khăn hơn Morelli và các cộng sự đã tổng hợp nhiều dẫn xuất của α-mangostin thông qua phương pháp alkyl hóa và acyl hóa nhóm hydroxyl, với các chất phản ứng và sản phẩm thu được được trình bày trong bảng dữ liệu.
Hình 1.6 Tổng hợp các dẫn xuất của α-mangostin bởi Morelli và các cộng sự
Bảng 1.1 Tổng hợp các dẫn xuất của α-mangostin bởi Morelli và các cộng sự
Phản ứng Điều kiện Sản phẩm (%)
1 Ac2O (1,1 mmol), Et3N (4 mmol), CH2Cl2, 0 o C 1 (30); 2 (33)
2 N-Acetylimidazole (2 mmol), CH2Cl2, nhiệt độ phòng 1 (8); 3 (44)
3 Ac2O (4 mmol), Et3N (4 mmol), toluene, nhiệt độ phòng 1 (99)
4 Chloride benzoyl (1,1 mmol), Et3N (4 mmol), CH2Cl2,0 o C 4 (39); 5 (36)
5 MeI (18 mmol), NaHCO3 (4,5 mmol), DMF, nhiệt độ phòng 6 (29); 7 (51)
Năm 2014, Fei và các cộng sự [25] đã tổng hợp một số dẫn xuất xanthone 6, 9, 14, 16-
23 từ α-mangostin và các sản phẩm O-alkyl hóa hoặc C-alkyl hóa Các chất phản ứng đã sử dụng và sản phẩm thu được (Hình 1.7) được ghi lại trong Bảng 1.2
Hình 1.7 Tổng hợp các dẫn xuất của α-mangostin bởi Fei và các cộng sự
Bảng 1.2 Tổng hợp các dẫn xuất của α-mangostin bởi Fei và các cộng sự
Phản ứng Điều kiện Sản phẩm (%)
7 BrCH2COOCH3, K2CO3, dung dịch KOH 17a (7), 17b (12)
11 Xúc tác Pd(Ph3)4, K2CO3, MeOH, 60 o C 6 (91), 23 (51)
13 BnNH2, Pd(OAc)2, XPhos, Cs2CO3, DMF, 160 oC sau đó H2, Pd/C, MeOH
14 DDQ, benzene, đun hồi lưu 14 (75)
15 TsOH, benzene, đun hồi lưu 9 (70)
1.2.3.2 Phản ứng trên nhóm prenyl của α-mangostin
Một số xanthone từ G mangostana chứa các vòng có oxy, với phản ứng bắt đầu từ nhóm hydroxyl prenyl hoặc phenol, dẫn đến sự hình thành 9-hydroxycalabaxanthone (14) và mangostanin (15) qua quá trình oxy hóa Phản ứng cộng nucleophile tạo ra 1-isomangostin (8) và 3-isomangostin (9) Sử dụng axit p-toluenesulfonic làm chất xúc tác, bốn hợp chất từ α-mangostin đã được tổng hợp, và với các chất xúc tác như H2SO4, BF3 hoặc CF3COOH, sản phẩm chính là isostangostin và các dạng hydrat hóa của chúng Ngoài ra, phản ứng giữa α-mangostin và 2,3-dichloro-5,6-dicyano-1,4-benzoquinon đã tạo ra 9-hydroxycalabaxanthone (14) với hiệu suất đạt 70%.
Hình 1.8 Tổng hợp các dẫn xuất của α-mangostin bởi Morelli và các cộng sự
Bảng 1.3 Tổng hợp các dẫn xuất của α-mangostin bởi Morelli và các cộng sự
Phản ứng Tác chất Điều kiện Sản phẩm (%)
16 p-TsOH (xúc tác) Toluene/CH2Cl2 2:1, nhiệt độ phòng
17 H2SO4 (0.2) a Toluene, nhiệt độ phòng 9 (20) b
CH2Cl2, 0 o C sau đó phản ứng ở nhiệt độ phòng 8 (29), 10 (9)
20 CF3COOH (1) CH2Cl2, nhiệt độ phòng 12 (25), 13 (56) a: cho rây phân tử 4 Å vào hỗn hợp phản ứng b: 74% lượng α-mangostin còn dư sau phản ứng được thu hồi
1.2.4 Oxy hóa xanthone với peracid
Phản ứng oxy hóa Baeyer-Villiger trên xanthone chưa được ghi nhận, trong khi phản ứng tương tự trên anthraquinone đã mang lại các sản phẩm như mong đợi Nghiên cứu gần đây chỉ ra rằng, thông qua phản ứng Baeyer-Villiger kép, có thể trực tiếp tổng hợp cấu trúc vòng dibenzo[b,f][1,4]-dioxocin-6,11-dione, một hợp chất khó đạt được bằng các phương pháp tổng hợp khác.
Hình 1.9 Phản ứng oxy hóa Baeyer-Villiger của anthraquinone.
THỰC NGHIỆM
Hóa chất, dụng cụ, thiết bị
- α-Mangostin được cung cấp bởi tiến sĩ Dương Thúc Huy
- Sắc ký bản mỏng Kiesel gel 60F254 (Merck)
- Silica gel 0.04 – 0.06 mm (Merck) dùng cho sắc ký cột
- Cân điện tử 4 số, Satorius AG Germani CPA3235
- Đèn soi UV bước sóng 254 – 365 nm
- Máy khuấy từ gia nhiệt Stone Staffordshire England ST15OSA
Máy cộng hưởng từ hạt nhân NMR Bruker Ultrashield 500 Plus, với tần số 500 MHz cho phổ 1H-NMR và 125 MHz cho phổ 13C-NMR, đang được sử dụng tại phòng Phân tích Trung tâm thuộc Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Thành phố Hồ Chí Minh.
Quy trình thực hiện phản ứng oxy hóa α-mangostin bằng m-CPBA
2.2.1 Phản ứng oxy hóa α-mangostin
Thêm 20 mg (0.048 mmol) α-mangostin và 0.5 mL methanol cho vào bình cầu
25 mL, sau đó đặt lên máy khuấy từ khuấy ở nhiệt độ phòng trong 30 phút
Thêm 33.66 mg (0.195 mmol) m-CPBA vào hỗn hợp khuấy Sau đó, thêm tiếp 0.5 mL methanol còn lại vào và tiếp tục khuấy từ ở nhiệt độ phòng trong 2 giờ
Hỗn hợp sau phản ứng được chiết lỏng-lỏng nhiều lần với ethyl acetate và nước theo tỷ lệ 3:3, thu được pha hữu cơ Pha hữu cơ này được rửa sạch ba lần với nước Quá trình chiết được theo dõi bằng sắc ký bản mỏng cho đến khi không còn hiện hình UV trong pha hữu cơ, sau đó kết thúc Cuối cùng, chất rắn được thu được bằng cách để khô tự nhiên ngoài không khí.
Thực hiện sắc ký cột trên phần chất rắn trên với hệ H:C:EA:Ac:AcOH (175:100:40: 25:10) Theo dõi sản phẩm tách được bằng sắc ký bản mỏng (Sơ đồ 1)
*Kiểm tra phản ứng sau 1 giờ bằng cách chấm sắc ký bản mỏng và giải ly
**Hệ giải ly H:C:EA:Ac:AcOH (175:100:40:25:10)
Sơ đồ 1 Quy trình thực hiện phản ứng oxy hóa α-mangostin bằng m-CPBA trong dung môi methanol
- Đặt lên máy khuấy từ
- Khuấy ở nhiệt độ phòng trong 30 phút Hỗn hợp khuấy
- Chiết nhiều lần với EA-nước (3:3)
- Rửa lại ba lần với nước
Hỗn hợp sau phản ứng đã loại dung môi, m-CPBA
- Để khô tự nhiên ngoài không khí Sắc ký cột
33.66 mg (0.195 mmol) m-CPBA 0.5 mL dung môi methanol
Dung dịch màu vàng nâu
- Tiếp tục khuấy từ ở nhiệt độ phòng trong 2 giờ*
*Kiểm tra phản ứng sau mỗi 1 giờ bằng cách chấm sắc ký bản mỏng và giải ly
** Hệ giải ly H:C:EA:Ac:AcOH 175:100:40:25:10
Sơ đồ 2 Quy trình thực hiện phản ứng oxy hóa α-mangostin bằng m-CPBA trong dung môi methanol với xúc tác SnCl4
- Tiếp tục khuấy từ ở nhiệt độ phòng trong 1 giờ 30 phút
- Đặt lên máy khuấy từ
- Khuấy ở nhiệt độ phòng trong 30 phút Hỗn hợp khuấy
- Chiết nhiều lần với EA-nước (3:3)
- Chiết lại ba lần với nước
Hỗn hợp sau phản ứng đã loại dung môi, m-CPBA
- Để khô tự nhiên ngoài không khí Sắc ký cột
Dung dịch không màu 20 mg (0.048 mmol) α-mangostin
1 mL dung môi methanol còn lại
- Tiếp tục khuấy từ ở nhiệt độ phòng trong 6 giờ*
2.2.2 Khảo sát phản ứng oxy hóa α-mangostin bằng m-CPBA
- Khảo sát thời gian phản ứng
- Khảo sát sự oxy hóa khi thay đổi lượng dung môi
- Khảo sát sự oxy hóa khi thay đổi lượng tác chất
- Khảo sát sự oxy hóa khi có mặt xúc tác.
Số liệu phổ định danh cơ cấu sản phẩm
Dựa trên kết quả phổ 1 H-NMR, 13 C-NMR, HSQC và HMBC thu được, các hợp chất phù hợp đã được xác định
4,8-Dihydroxy-2-(2-hydroxypropan-2-yl)-7-methoxy-6-(3-methylbut-2-en-1-yl)-2H-furo[3,2-b]xanthen-5(3H)-one is a light yellow, amorphous powder that exhibits fluorescence under UV light It demonstrates good solubility in solvents such as acetone and chloroform, with a yield of 11%.
1 H-NMR (Acetone-d 6 ): δH 6.85 (1H, s), 6.26 (1H, s), 5.28 (1H, t, 6.5 Hz), 4.82 (1H, dd, 9.5, 8.2 Hz), 4.13 (2H, d, 6.5 Hz), 3.80 (3H, s), 3.15 (1H, dd, 13.0, 9.5 Hz), 3.15 (1H, dd, 13.0, 7.5 Hz), 1.82 (3H, s), 1.65 (3H, s), 1.29 (3H, s), 1.25 (3H, s) 13 C-NMR (Acetone-d 6 ): δC 182.0, 167.0, 157.1, 157.1, 156.5, 155.4, 143.7, 137.9, 130.5, 123.8, 111.4, 107.9, 103.2, 101.7, 91.9, 87.8, 70.4, 60.4, 26.1, 26.0, 25.9, 25.0, 24.5, 17.4
T3, scientifically known as 6-(2,3-dihydroxy-3-methylbutyl)-4,8-dihydroxy-2-(2-hydroxypropan-2-yl)-7-methoxy-2H-furo[3,2-b]xanthen-5(3H)-one, is an amorphous yellow powder that exhibits fluorescence under UV light and demonstrates good solubility in acetone with a yield of 6% The compound's 1H-NMR spectrum in acetone-d6 reveals distinct chemical shifts at δH 13.67 (1H, s), 6.80 (1H, s), 6.41 (1H, s), and other notable peaks, while the 13C-NMR spectrum indicates significant signals at δC values ranging from 182.3 to 25.4, providing valuable insights into its molecular structure.
