Nghiên cứu phổ nmr của một số hợp chất 2-Aryl-4- (5’-hiđroxi-4’-metylcoumarin-6’-yl)-1,5-benzothiazepin - Dương Ngọc Toàn

57 Tạp chí phân tích Hóa, Lý và Sinh học - Tập 20, số 3/2015 NGHIÊN CỨU PHỔ NMR CỦA MỘT SỐ HỢP CHẤT 2-ARYL-4- (5’-HIĐROXI-4’-METYLCOUMARIN-6’-YL)-1,5-BENZOTHIAZEPIN Đến tòa soạn 25 – 5 - 2015 Dương Ngọc Toàn Khoa Hóa học - Trường Đại học Sư phạm Thái Nguyên SUMMARY STUDY ON NMR SPECTRA OF SOME COMPOUNDS 2-ARYL-4- (5’-HYDROXY-4’-METHYLCOUMARIN-6’-YL)-1,5-BENZOTHIAZEPINES The 1H and 13C characteristics NMR spectra of the compounds 2-aryl-4- (5'-hydroxy-4’- methylcoumarin-6'-yl) -1,5-benzothiazepines was discussed. The spectrum signal is provided based on the 2D NMR spectra: HSQC and HMBC. 1. MỞ ĐẦU Benzothiazepin và dẫn xuất của nó tạo thành một lớp quan trọng của các hợp chất dị vòng bởi nó có một loạt các tính chất trị liệu và dược lý [1]. Các dẫn xuất của benzothiazepin được sử dụng rộng rãi làm thuốc giãn mạch vành [2], thuốc an thần [3], thuốc chống trầm cảm [4], hạ huyết áp [5]. Những năm gần đây, chúng tôi đã tổng hợp, nghiên cứu tính chất hóa học và tính chất phổ của một số dẫn xuất benzothiazepin xuất phát từ các hợp chất xeton α,β-không no trung gian. Các hợp chất 2-aryl-4-(5’-hiđroxi-4’- metylcoumarin-6’-yl)-1,5-benzothiazepin được tổng hợp qua 4 giai đoạn, đi từ chất đầu resoxinol bằng phương pháp đun hồi lưu [6]. Trong bài báo này, chúng tôi thảo luận, báo cáo về đặc điểm phổ NMR của các hợp chất 2-aryl-4-(5’-hiđroxi-4’- metylcoumarin-6’-yl)-1,5-benzothiazepin. 2. THỰC NGHIỆM Phương pháp tổng hợp các hợp chất 2-aryl- 4-(5’-hiđroxi-4’-metylcoumarin-6’-yl)-1,5- benzothiazepin được trình bày ở công trình [6]. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) được đo trong dung môi DMSO-d6 với chất chuẩn nội TMS, trên máy BRUKER XL- 500 tại Viện Hóa học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Các dữ liệu phổ 1H và 13C NMR của các hợp chất 2-aryl-4-(5’-hiđroxi-4’- metylcoumarin-6’-yl)-1,5-benzothiazepin được thể hiện trên Bảng 1 và Bảng 2. Từ Bảng 1 và 2 thấy các tín hiệu cộng hưởng trên phổ 1H và 13C NMR của các hợp chất tổng hợp được đều nằm ở những vùng thích 58 hợp tương ứng với công thức cấu tạo dự kiến ban đầu. Phổ 1H NMR của các hợp chất 2-aryl-4-(5’- hiđroxi-4’-metylcoumarin-6’-yl)-1,5- benzothiazepin cho thấy các tín hiệu cộng hưởng đặc trưng cho proton thơm xuất hiện trong vùng H = 6,19-8,14 ppm (proton trong vòng benzen và vòng coumarin), các proton no Ha, Hb cộng hưởng ở vùng H = 2,86-3,66 ppm, Hc cộng hưởng ở vùng H = 5,19-5,64 ppm với hằng số tương tác spin- spin đặc trưng 2J=13,0-13,5 Hz và 3J=5,0- 12,0 Hz, nhóm metyl trong hợp phần coumarin có tín hiệu cộng hưởng ở vùng H = 2,67-2,69 ppm. OO CH3 OH COCH=CH-Ar 5 67 8 2 3 4 4a8a N S Ar 9 10 12 11 Ha Hb Hc 13 14 15 OH O CH3 O + SH NH2 EtOH 96% CH3COOH b¨ng 1a-g 2 3a-g Ar là: 4-BrC6H5(1a); 4-ClC6H4(1b); 3-ClC6H4(1c); 4-CH3C6H4(1d); 2-Thienyl(1e); 4-OHC6H4(1f); 4-CH3O-3-OHC6H3(1g). Sơ đồ 1. Phản ứng tổng hợp các hợp chất 2-aryl-4- (5’-hiđroxi-4’-metylcoumarin-6’-yl)-1,5-benzothiazepin. Trên phổ 1H NMR của các hợp chất 2-aryl- 4-(5’-hiđroxi-4’-metylcoumarin-6’-yl)-1,5- benzothiazepin không thấy xuất hiện tín hiệu cộng hưởng của proton trong nhóm OH trong hợp phần coumarin, điều này có thể giải thích như sau: do liên kết hiđro nội phân tử giữa nguyên tử N của nhóm C9=N và nguyên tử hiđro của C5-OH làm cho tín hiệu của proton nhóm OH dịch chuyển về phía trường yếu đến mức trên phổ đồ (chỉ ghi đến 13 ppm) không ghi được tín hiệu của proton này (điều này được khẳng định bằng phương pháp đo phổ HR MS của hợp chất tiêu biểu 3e thấy trên phổ HR MS của hợp chất này xuất hiện pic ion giả phân tử phù hợp với công thức cấu tạo dự kiến ban đầu [6]). Phổ 13C NMR của các hợp chất 2-aryl-4- (5’-hiđroxi-4’-metylcoumarin-6’-yl)-1,5- benzothiazepin thấy đầy đủ tín hiệu cộng hưởng của các nguyên tử cacbon không tương đương ở những vùng thích hợp (Bảng 2). Từ Bảng 2 nhận thấy tín hiệu cộng hưởng đặc trưng cho nguyên tử cacbon nhóm C9=N trong vòng benzothiazepin nằm ở vùng trường yếu nhất với C = 166,0-166,5 ppm và 2 nguyên tử cacbon no Ca,b, Cc cộng hưởng ở vùng trường mạnh với C = 35,7-58,7 ppm, nguyên tử cacbon nhóm metyl trong hợp phẩn coumarin cộng hưởng ở vùng trường mạnh với C = 23,6 ppm. Các tín hiệu cộng hưởng trên phổ 1H và 13C NMR được quy kết dựa vào phổ 2D NMR: HSQC và HMBC của hợp chất tiêu biểu 3b. 59 Hình 1: Phổ 1H NMR (trái) và một phần phổ HMBC của 3b (phải). Trên phổ HMBC của hợp chất 3b thấy pic giao giữa nguyên tử cacbon trong nhóm CH3 với proton có độ chuyển dịch hóa học (δH = 6,20 ppm, s, 1H), chúng tôi quy kết đây là tín hiệu của proton H-3, sau đó dựa vào phổ HSQC, quy kết được C-3 ở (δC = 112,7 ppm). Tương tự, trên phổ HMBC thấy pic giao của proton trong nhóm CH3 (δH = 2,68 ppm) với các nguyên tử cacbon có độ chuyển dịch hóa học (δC = 155,1 ppm), C-3 (δC = 112,7 ppm), (δC = 109,9 ppm), đồng thời thấy nguyên tử cacbon có độ chuyển dịch hóa học δC =109,9 ppm có pic giao với proton có độ chuyển dịch hóa học (δH = 6,83 ppm, d, J = 9 Hz), chúng tôi quy kết đây là tín hiệu cộng hưởng của cacbon C-4a (có pic giao với H-3), còn nguyên tử proton có độ chuyển dịch hóa học (δH = 6,83 ppm, d, J = 9 Hz) là tín hiệu cộng hưởng của H-8, nguyên tử cacbon có độ chuyển dịch hóa học δC = 155,1 ppm còn lại được quy kết là tín hiệu cộng hưởng của nguyên tử cacbon C-4. Dựa vào phổ HSQC quy kết được tín hiệu cộng hưởng của C-8 ở δC = 106,6 ppm. Trên phổ HMBC, ngoài pic giao của H-8 với C-4a, còn nhận thấy tín hiệu tương tác rõ nét của H-8 với cacbon có δC = 112,6 ppm (tương tác qua 3 liên kết; quy kết là tín hiệu của C-6) và tín hiệu tương tác với nguyên tử cacbon bậc 4 tại δC = 158,2 ppm (tương tác qua 2 liên kết; quy kết là tín hiệu của C-8a). Dựa vào pic giao trên phổ HMBC giữa C-8a với nguyên tử proton (δH = 8,09 ppm, d, J = 9 Hz) chúng tôi quy kết đây là tín hiệu của proton H-7. Cũng trên phổ HMBC thấy xuất hiện các pic giao của H-7 với các nguyên tử cacbon C-8a (δC =158,2 ppm), cacbon ở δC = 166,2 ppm, cacbon ở vùng trường thấp δC = 173,6 ppm; đồng thời, dựa vào pic giao giữa nguyên tử cacbon có δC =173,6 ppm với Ha và Hb trên phổ HMBC, chúng tôi quy kết đây là tín hiệu của nguyên tử cacbon C-9; tín hiệu cộng hưởng còn lại là của C-5. Trên phổ 1H NMR của hợp chất 3b thấy xuất hiện tín hiệu cộng hưởng ở δH =7,35 ppm, t, J = 7,5 Hz, chúng tôi giả sử đây là tín hiệu cộng hưởng của proton H-12; dựa vào phổ HSQC, quy kết được tín hiệu cộng hưởng ở δC = 127,4 ppm là của C-12; phổ HMBC cho thấy tín hiệu tương tác của C-12 với proton ở (δH = 7,48 ppm, d, J = 7,5 Hz), chúng tôi quy kết đây là tín hiệu cộng hưởng của H-14. Trên phổ HMBC, thấy pic giao của 2 proton H-12, H-14 với 1 nguyên tử cacbon bậc 4 ở δC = 60 124,0 ppm, chúng tôi quy kết đây là tín hiệu của C-10. Tín hiệu multiplet ở 7,62 ppm với cường độ 2H trên phổ 1H NMR, được chúng tôi quy kết đây là tín hiệu của H-11 lẫn với tín hiệu proton H-13; dựa vào phổ HSQC xác định được 2 nguyên tử cacbon liên kết trực tiếp với 2 nguyên tử proton này ở δC = 135,1 ppm (C-11) và 130,6 ppm (C-13); dựa vào phổ HMBC thấy pic giao lẫn nhau giữa proton H-11 với C-13 và giữa H-13 với cacbon C-11, đồng thời nhận thấy pic giao của cả 2 proton H- 11, H-13 với nguyên tử cacbon ở δC = 145,5 ppm, chúng tôi quy kết đây là tín hiệu cộng hưởng của cacbon C-15. Như vậy lập luận của chúng tôi là phù hợp với công thức cấu tạo của hợp chất 3b. Bảng 1: Dữ kiện phổ 1H NMR của các hợp chất 2-aryl-4-(5’-hiđroxi-4’-metylcumarin-6’-yl)- 1,5-benzothiazepin (dung môi DMSO – d6) Hợp chất Ar Phổ 1H-NMR (δ, ppm, J, Hz) Ha, Hb, Hc H-3, H-7, H-8 H-11, H-12, H-13, H-14 H vòng Ar 3a 19 16 1718 2120 H3C 2,99(1H, t, Hb, J = 13,0); 3,61(1H, dd, Ha, J = 13,0 và 5,0); 5,25(1H, dd, Hc, J = 12,0 và 5,0) 6,21(1H, s, H-3) 6,83(1H, d, H-8, J = 9,0) 8,07(1H, d, H-7, J = 9,0) 2,68(3H, s, CH3-4) 7,36(1H, t, H-12, J = 7,5) 7,48(1H, d, H-14, J = 7,5) 7,61(1H, t, H-13, J = 7,5) 7,62(1H, d, H-11, J = 7,5) 7,14(2H, d, H-17, H-21, J = 8,0) 7,25(2H, d, H-18, H-20, J = 7,5) 2,28(3H, s, CH3) 3b 19 16 1718 2120 Cl 2,98(1H, t, Hb, J = 13,5); 3,65(1H, dd, Ha, J = 13,5 và 5,0); 5,32(1H, dd, Hc, J = 12,5 và 5,0) 6,20(1H, s, H-3) 6,83(1H, d, H-8, J = 9,0) 8,09(1H, d, H-7, J = 9,0) 2,68(3H, s, CH3-4) 7,35(1H,t, H-12, J = 7,5) 7,48(1H, d, H-14, J = 7,5) 7,62(1H, t, H-13, J = 7,5) 7,64(1H, d, H-11, J = 7,5) 7,40(4H, t, H-17, H- 21, H-18, H-20, J = 8,5) 3c 19 16 1718 2120 Cl 2,99(1H, t, Hb, J = 13,0); 3,66 (1H, dd,Ha, J = 13,0 và 5,0); 5,31(1H, dd, Hc, J = 12,5 và 5,0) 6,21(1H, d, J = 1,0, H-3) 6,84(1H, d, H-8, J = 9,0) 8,14(1H, d, H-7, J = 9,0) 2,68(3H, s, CH3-4) 7,33(1H,td, H-12, J = 7,5 và 1,5) 7,48(1H, dd, H-14, J = 7,5 và 1,0) 7,61(1H, td, H-13, J = 7,5 và 1,5) 7,63(1H, d, H-11, J = 7,5) 7,36(3H, m, H-19, H- 20, H-21) 7,45(1H, s, H-17) 3d 19 16 1718 2120 HO 2,95(1H, t, Hb, J = 13,0); 3,56(1H, dd, Ha, J = 13,0 và 5,0); 5,19(1H, dd, Hc, J = 12,0 và 5,0) 6,19(1H, d, J = 1,0, H-3) 6,80(1H, d, H-8, J = 9,0) 8,01(1H, d, H-7, J = 9,0) 2,68(3H, s, CH3-4) 7,35(1H, t, H-12, J = 7,5) 7,46(1H, d, H-14, J = 7,5) 7,60(1H, td, H-13, J = 7,5 và 1,0) 7,62(1H, d, H-11, J = 7,5) 6,70(2H, d, H-17, H- 21, J = 8,5) 7,16(2H, d, H-18, H- 20, J = 8,5) 9,45(1H, s, OH) 61 Hợp chất Ar Phổ 1H-NMR (δ, ppm, J, Hz) Ha, Hb, Hc H-3, H-7, H-8 H-11, H-12, H-13, H-14 H vòng Ar 3e 16 1718 S 19 2,86(1H, dd, Hb, J = 13,5 và 12,0); 3,78(1H, dd, Ha, J = 13,5 và 5,0); 5,64(1H, dd, Hc, J = 12,0 và 5,0) 6,20(1H, d, J = 1,0, H-3) 6,82(1H, d, H-8, J = 9,0) 8,09(1H, d, H-7, J = 9,0) 2,67(3H, s, CH3-4) 7,34(1H,td, H-12, J = 7,5 và 1,0) 7,45(1H, dd, H-14, J = 7,5 và 1,5) 7,59(1H, td, H-13, J = 7,5 và 1,5) 7,61(1H, d, H-11, J = 7,5) 6,97(1H, t, H-18, J = 4,25) 7,09(1H, d, H-17, J = 3,5) 7,43(1H, dd, H-19, J = 5,0 và 1,0) 3f 19 16 1718 2120 H3CO HO 2,98(1H, t, Hb, J = 13,0); 3,57(1H, dd, Ha, J = 13,0 và 5,0); 5,19(1H, dd, Hc, J = 12,0 và 5,0) 6,20(1H, s, H-3) 6,81(1H, d, H-8, J = 9,0) 8,03(1H, d, H-7, J = 9,0) 2,68(3H, s, CH3-4) 7,36(1H,t, H-12, J = 7,5) 7,47(1H, d, H-14, J = 7,5) 7,60(1H, t, H-13, J = 7,5) 7,66(1H, d, H-11, J = 7,5) 6,69(1H, d, H-21, J = 8,0) 6,76(1H, dd, H-20, J = 8,0 và 1,5) 9,03(1H, s, OH) 3g 19 16 1718 2120 Br 2,98(1H, t, Hb, J = 13,0); 3,66(1H, dd, Ha, J = 13,0 và 5,0); 5,31(1H, dd, Hc, J = 12,5 và 5,0) 6,20(1H, d, J = 1,5, H-3) 6,84(1H, d, H-8, J = 9,0) 8,12(1H, d, H-7, J = 9,0) 2,69(3H, s, CH3-4) 7,36(1H,td, H-12, J = 7,5 và 1,5); 7,49(1H, d, H-14, J = 7,5); 7,60(1H, td, H-13, J = 7,5 và 1,0); 7,62(1H, d, H-11, J = 7,5). 7,34(2H, d, H-17, H-21, J = 8,5) 7,53(2H, d, H-18, H-20, J = 8,5) Bảng 2: Dữ kiện phổ 13C NMR của các 2-aryl-4-(5’-hiđroxi-4’-metylcumarin-6’-yl)-1,5- benzothiazepin (δ: ppm, DMSO-d6) Vị trí C Phổ 13C NMR 3a 3b 3c 3d 3e 3f 2 159,1 159,0 159,1 159,1 159,0 159,1 3 112,7 112,7 112,8 112,6 112,7 112,6 4 155,2 155,1 155,2 155,2 155,1 155,2 5 166,4 166,2 166,2 166,5 166,0 166,5 6 112,7 112,6 112,7 112,6 112,7 112,7 7 133,4 133,5 133,6 133,7 133,5 133,5 a,b 36,1 35,7 35,7 36,4 37,1 36,5 c 58,2 57,4 57,4 58,3 54,0 58,7 8 106,6 106,6 106,7 106,5 106,7 106,5 9 173,7 173,6 173,6 173,6 173,3 173,7 62 Vị trí C Phổ 13C NMR 3a 3b 3c 3d 3e 3f 10 124,5 124,0 124,0 124,8 124,3 124,9 11 135,1 135,1 135,1 135,1 135,5 135,1 12 127,4 127,4 127,4 127,3 127,2 127,3 13 130,4 130,6 130,7 130,3 130,7 130,4 14 125,3 125,3 124,7 125,2 125,1 125,2 15 145,4 145,5 145,6 145,2 145,6 145,2 16 140,4 142,2 145,6 133,4 146,8 110,6 17 129,0 128,0 127,6 115,0 123,7 134,3 18 126,0 128,4 132,9 127,2 125,1 147,3 19 137,0 132,1 130,4 155,2 126,6 146,2 20 126,0 128,4 124,7 127,2 - 118,4 21 129,0 128,0 126,3 115,0 - 115,1 4a 110,0 109,9 110,0 110,0 109,9 110,0 8a 158,2 158,2 158,2 158,2 158,1 158,2 Khác 23,6 CH3 20,6 CH3 23,6 CH3 23,6 CH3 23,6 CH3 23,6 CH3 23,6 CH3 55,4 OCH3 4. KẾT LUẬN Phổ 1H và 13C NMR của các hợp chất 2- aryl-4-(5’-hiđroxi-4’-metylcoumarin-6’-yl)- 1,5-benzothiazepin đã được nghiên cứu và thảo luận. Các tín hiệu cộng hưởng đặc trưng trên phổ 1H và 13C NMR của các hợp chất đã được quy kết đầy đủ và phù hợp với công thức cấu tạo dự kiến ban đầu. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Reddy J. R., Ashok D., Sharma PP. N., (1993), Synthesis of 4.6-bis(2′-substitutcri- 2-3′-dihydro-1.5- benzothiazepin-4′- yl)resorcinols as potential antifeedants, Indian J. Chem B, 32, pp. 404-406. 2. Kugita H., Takeo S., Matsushima M. (1972), 1,5-Benzothiazepine derivatives, Japp. Pat. 47008544, Chem. Abstr., 77, p. 5554. 3. Kugita H., Inoue H., Ikezaki M. (1971), 1,5-Benzothiazepine derivatives, Japp. Pat. 46016749, Chem. Abstr., 75, p. 63848. 4. Geyer H. M., Watzman N., Buckley J. PP. (1970), Effects of a tranquilizer and two antidepressants on learned and unlearned behaviors, J. Pharmacol, Sci, 59, pp. 964-968. 5. Inoue H., Konda M., Hashiyama T., Otsuka H., Takahashi K., Gaino M., Date T., Aoe K., Takeda M., Murata S., Narita H., Nagao T. (1991), J. Med. Chem., 34, pp. 675-678. 6. Dương Ngọc Toàn, Nguyễn Minh Thảo, Nguyễn Hồng Huấn, Nguyễn Thị Minh Thư (2013), Tổng hợp một số 2-aryl-4-(5’- hiđroxi-4’-metylcoumarin-6’-yl)-1,5- benzothiazepin, Tạp chí Hóa học, T. 51(4), tr. 438-441.