Nghiên cứu tổng hợp các dẫn xuất mới của icaritin và β anhydroicaritin trên cơ sở phản ứng mannich và thử hoạt tính sinh học trên một số dòng tế bào ung thư ở người

Mẫu IUH1521 BỘ CÔNG THƯƠNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌCCẤP TRƯỜNG Tên đề tài: Nghiên cứu tổng hợp dẫn xuất icaritin βanhydroicaritin sở phản ứng Mannich thử hoạt tính sinh học số dòng tế bào ung thư người Mã số đề tài: 171.4201 Chủ nhiệm đề tài: TS Nguyễn Văn Sơn Đơn vị thực hiện: Khoa Công Nghệ – Cơ sở Thanh Hóa Tp Hồ Chí Minh, … PHẦN I THÔNG TIN CHUNG 1.1 Tên đề tài: Nghiên cứu tổng hợp dẫn xuất icaritin βanhydroicaritin sở phản ứng Mannich thử hoạt tính sinh học số dịng tế bào ung thư người 1.2 Mã số: 171.4201 1.3 Danh sách chủ trì, thành viên tham gia thực đề tài TT Họ tên (học hàm, học vị) TS Nguyễn Văn Sơn Đơn vị cơng tác Vai trị thực đề tài Khoa Công Nghệ – Chủ nhiệm đề tài Cơ sở Thanh HóaIUH GS.TS Wang Qiu An Viện Hoa học Đại Thành viên Học Hồ Nam TS Lê Đình Vũ Khoa cơng nghệ Thành viên Hóa-IUH 1.4 Đơn vị chủ trì: Khoa Cơng Nghệ – Cơ sở Thanh Hóa 1.5 Thời gian thực hiện: 1.5.1 Theo hợp đồng: từ tháng 04 năm 2017 đến tháng năm 2018 1.5.2 Gia hạn (nếu có): Khơng 1.5.3 Thực thực tế: từ tháng12 năm 2016 đến tháng 12 năm 2017 1.6 Những thay đổi so với thuyết minh ban đầu (nếu có): (Về mục tiêu, nội dung, phương pháp, kết nghiên cứu tổ chức thực hiện; Nguyên nhân; Ý kiến Cơ quan quản lý) 1.7 Tổng kinh phí phê duyệt đề tài: bốn mươi hai triệu đồng PHẦN II KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Đặt vấn đề Flavonoid chất chuyển hóa thứ cấp phenol, phân bố rộng rãi khắp vương quốc thực vật Chúng phân lập từ lớp thực vật khác chúng lớp sản phẩm tự nhiên quan trọng Các hợp chất có nhiều hoạt tính sinh học ứng dụng y dược, hoạt động chống khối u ngừa ung thư, hoạt tính kháng khuẩn kháng virut, chống bệnh tim mạch, hoạt động ức chế enzym, hoạt động chống gốc tự chống oxy hóa, vv Prenyl flavonoids lớp flavonoids có tự nhiên có đặc trưng có mặt chuỗi bên prenyl khung flavonoid Các prenyl flavonoid làm tăng liên kết gắn kết với pglycoprotein tăng khả thấm qua màng tế bào, điều cải thiện đáng kể hoạt tính sinh học prenyl flavonoid Do đó, flavonoids thay nhóm prenyl hứa hẹn hợp chất trì để phát triển dưỡng chất dinh dưỡng thực vật tác nhân dư ợc lý để điều trị bệnh người Mặt khác, tài nguyên thiên nhiên flavonoids prenylflavonoid bị hạn chế hàm lượng thấp vương quốc thực vật Chúng ảnh hưởng tiêu cực đến việc đánh giá hoạt tính sinh học ứng dụng chúng Do đó, tổng hợp hóa học flavonoid prenylflavonoid cách tiếp cận thay quan trọng để giải vấn đề sẵn có Phản ứng Mannich phản ứng hữu bao gồm alkyl hóa proton có tính axit đặt bên cạnh nhóm chức cacbony formaldehyde amin bậc bậc hai amoni Sản phẩm cuối hợp chất β-amino-cacbonyl gọi bazơ Mannich Phản ứng amin cacbonic α-methylen coi phản ứng Mannich amin tạo thành amin aldehyd Phản ứng đặt tên theo nhà hoá học Carl Mannich Phản ứng Mannich phương pháp hiệu để tổng hợp hợp chất O-amin liên kết nitơ với hợp chất xeton hợp chất phenol, sử dụng rộng rãi trình tổng hợp sản phẩm tự nhiên phân tử thuốc hữu Cấu trúc dẫn xuất bazơ Mannich có chứa nitơ nhóm quan trọng nhóm hoạt chất dược học cải thiện hiệu hoạt động sinh học, khả dụng sinh học, hòa tan nước hợp chất Việc tổng hợp dựa phản ứng Mannich tạo dẫn xuất với amin khung flavonoid có ý nghĩa lớn Vì vậy, sở phản ứng Mannich amin bậc bậc hai vào vị trí vịng A hợp chất icaritin β-anhydroicaritin, tạo lớp hợp chất thiên nhiên có chứa nitơ mà nghiên cứu gần trở nên rõ ràng rằng, hầu hết lớp quan trọng thuốc, đặc biệt hợp chất chứa nitơ có nguồn gốc từ sản phẩm tự nhiên Các phản ứng Mannich phản ứng linh hoạt dẫn đến kết hợp amin thành phân tử hữu có chứa nitơ Mà nghiên cứu gần cho thấy diện nitơ nhiều sản phẩm tự nhiên làm tăng hiệu lực sinh học số lượng lớn lớp phân tử cơng điện tử vào thành mao mạch tế bào bệnh làm cho dễ bị xạ trị điều trị khối u Các hợp chất có chứa nitơ loại thuốc tăng cường tính chất hóa lý (ví dụ: độ tan nước) tăng cường khả hoạt tính sinh học so với hợp chất khơng có chứa nitơ Những hợp chất dẫn xuất amin bậc hai vào vị trí vòng A hợp chất icaritin β-anhydroicaritin Việt Nam giới chưa nghiên cứu Với ý nghĩa nêu ‘’Nghiên cứu tổng hợp dẫn xuất icaritin β-anhydroicaritin sở phản ứng Mannich thử hoạt tính sinh học số dòng tế bào ung thư người’’ quan trọng cần thiết nhằm tổng hợp hợp chất thử hoạt tính sinh học số dịng tế bào ung thư người từ tìm hợp chất có hoạt tính sinh học tốt giới thiệu chúng loại thuốc tương lai Mục tiêu -Tổng hợp khoảng 15-20 dẫn xuất icaritin β-anhydroicaritin sở phản ứng Mannich - Thử hoạt tính sinh học số dịng tế bào ung thư người như: ung thư vú MCF-7, MDA-MB-453s, ung thư tử cung Hela, ung thư biểu mô HCC1954 ung thư buồng trứng SK-OV-3 , từ tìm kiếm số hợp chất có hoạt tính sinh học tốt ứng dụng làm thuốc chữa số bệnh ung thư người tương lai - Viết báo đăng tạp chí chun ngành Hóa hữu Cơ Hóa dược thuộc hạng ISI/Scopus Phương pháp nghiên cứu 3.1 Nghiên cứu tổng quan tài liệu liên quan tới đề tài 3.2 Nghiên cứu thực nghiệm 3.2.1 Điều kiện thiết bị hóa chất 3.2.1.1 Điều kiện thiết bị Các điểm nóng chảy xác định thiết bị XRC-1 không điều chỉnh đo Phổ IR ghi lại quang phổ tensor-27 máy quang phổ Phổ cộng hưởng từ H 13 C-NMR ghi lại quang phổ Bruker-AV400, sử dụng tetrametylsilan làm tiêu chuẩn nội bộ, dịch chuyển hoá học (δ) ppm số liên kết (J) Hz (Hz) Phổ khối lượng (MS) (HRMS) xác định phương pháp EI ESI với VG Autospec-3000 Mat 95 XP spectrometer Lị vi sóng chiếu xạ thực với lị phản ứng vi sóng XH-MC-1 (Cơng ty Phát triển Khoa học Công nghệ Bắc Kinh Xinghu, Trung Quốc) 3.2.1.2 Điều kiện hóa chất Sắc ký cột thực silica gel (200-300 µm) Trung Quốc Các thuốc thử tinh khiết AR hóa chất tinh khiết hóa học Sigma dung mơi khan loại bỏ nước cách cất lại Icaritin chuẩn bị từ 2,4,6-trihydroxyacetophenone cung cấp từ trình tổng hợp báo cáo trước [76] Các hóa chất sử dụng ni cấy tế bào động vật môi trường E’MEM (Eagle’s minimum essential medium), MTT (3 -(4,5- dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyl tetrazolium bromide), AO (acridine orange), EB (ethidium bromide), proteinase K, RNase A, trypsin, amphotericin B, penicillin, streptomycin mua từ Sigma (St Louis, MO) Huyết mua từ Biowest (Pháp) Các dụng cụ dùng ni cấy tế bào bình Roux, đĩa nuôi cấy 24 96 giếng mua từ Nunc (Roskilde, Đức) 3.2.1.3 Nuôi cấy tế bào Nuôi cấy ba dòng tế bào ung thư người (HeLa, HCC1954 SKOV-3) Viện Ung Thư Quốc Gia Hoa Kỳ (NCI – Frederick, MD, USA) cung cấp Tế bào nuôi mơi trường E’MEM có bổ sung Lglutamine (200 mM), HEPES (1M), amphotericin B (0.1%), penicillin streptomycin 200X 10% (v/v) FBS ủ 37 o C, 5% CO 3.2.1.4 Phương pháp thực nghiệm 3.2.1.4.1 Tổng hợp β-anhydroicaritin (2) Hợp chất icaritin (1,5 g, 4,07 mmol) axit formic 30 mL đư ợc khuấy xạ vi sóng (600W, 2450 MHz) b ảo vệ nitơ 120 o C 30 phút, sau đổ vào nước đá Chất rắn thu từ tinh chế sắc ký cột silica gel (ete đầu hỏa/ EtOAc (v/v), 10: 1) để thu bột màu vàng (1,3 g, suất: 89%) 3.2.1.4.2 Quy trình tổng hợp chung dẫn xuất bazơ Mannich flavonoid 3-20 Một hỗn hợp formaldehyde (0.22 mmol) amine b ậc hai (0.22 mmol) 10 mL methanol 0.02 mL HCl (aq) 15% đư ợc khuấy 80 °C đồng hoàn toàn Dung dịch thu được đưa từ từ vào dung dịch (70 mg, 0,19 mmol) icaritin (1) β-anhydroicaritin (2) methanol, hỗn hợp phản ứng đun hồi lưu 1-3 Sau hoàn thành, hỗn hợp phản ứng quay chân không để cất dung mơi Sau thêm nước, pha dung dịch nước chiết xuất ba lần với EtOAc, làm khan dich chiết EtOAc Na SO khan Dung mơi sau loại bỏ áp suất giảm máy quay chân không Phần cặn thô thu kết tinh EtOAc/ete dầu hỏa thu hợp chất 3-20 tinh thể màu vàng với hiệu suất 63-93% 3.2.1.4.3 Thử nghiệm hoạt tính sinh học Q trình thử hoạt tính sinh học hợp chất 1-20 ba dòng tế bào ung thư người (Hela, HCC1954 SK-OV-3) đánh giá phương pháp MTT [93] Có thể tóm tắt sau: Lấy 5x10 tế bào / giếng gieo 96 giếng môi trường tăng trưởng (100 μL) ủ 37 o C 5% khí CO Sau 24 giờ, mơi trường loại bỏ, sau xử lý với nồng độ khác hợp chất (100, 25, 6.25, 1.56, 0.39, 0.0976, 0.0244, 0.0061 μM) 48 Sau thêm 5% MTT vào giếng ủ độ ẩm 95% 5% khí CO khoảng 1-3 Các lớp phủ loại bỏ 0,1 mL DMSO thêm vào để giải lượng dư Hỗn hợp rung lên máy vi xử lý vòng phút độ hấp thụ đo bước sóng 570 nm quang phổ quang học với đầu tự dò Microxplated EL×800 (Bio-Rad 680) để xác định nồng độ giết chết 50% tế bào (IC ) [94] Đường cong đáp ứng liều thu máy tính Các phép đo với chất có khả kiểm sốt tích cực thực với cis-Platin Paclitaxel Giá trị IC 50 định nghĩa nồng độ gây ức chế 50% tế bào thử nghiệm Để ngăn chặn phản ứng màu tiếp tục cách thêm 10 μL 1% Sodium dodecyl sulfate (SDS) [(hòa tan 0,1 g SDS v ới dung dịch đệm phosphate buffer (PBS) để tạo thành dung dịch 10 mL)] thêm 10 μL 0,1 mol / L acid axit clohiđric vào Kết nghiên cứu 4.1 Tổng hợp β-anhydroicaritin (2) Hợp chất icaritin (1,5g, 4,07 mmol) axit formic 30 mL đư ợc khuấy xạ lò vi sóng (600W, 2450 MHz) đư ợc bảo vệ nitơ 120 o C 30 phút, sau đổ vào nước đá Chất rắn thu sau tách sắc ký cột silica gel (Ete dầu hỏa/EtOAc, v/v, 10:1) để thu bột màu vàng (1,3 g, suất: 89%) nhiệt độ nóng chảy 221-222 o C (lit [ 5] 223 o C); H NMR (400 MHz, CDCl ): δ 11.88 (s, 1H, 5-OH), 7.78 (d, J = 7.9 Hz, 2H, 2’-H and 6’-H), 6.95 (d, J = 7.8 Hz, 2H, 3’-H and 5’-H), 6.20 (s, 1H, 6-H), 3.82 (s, 3H, 4’-OCH ), 2.77 (t, J = 6.2 Hz, 2H, 2’’-H), 1.80 (t, J = 6.3 Hz, 2H, 1’’-H), 1.30 (s, 6H, 4’’CH and 5’’-CH ); 13 C- NMR (100 MHz, CDCl ): δ 175.9, 162.0, 160.6, 159.4, 155.8, 154.1, 131.2, 129.8, 122.2, 114.3, 105.2, 100.5, 99.8, 76.1, 55.5, 31.7, 26.6, 16.3; EIMS: m/z 368 [M] + 4.2 Quy trình thí nghiệm chung tổng hợp dẫn xuất Mannich flavonoid (3-20) Một hỗn hợp formaldehyt (0.22 mmol) amin b ậc hai (0.22 mmol) 10 ml methanol 0.02 mL 15% HCl (aq) đư ợc khuấy 80 °C đồng hoàn toàn Dung dịch thu được đưa từ từ vào dung dịch (70 mg, 0,19 mmol) icaritin (1) β-anhydroicaritin (2) methanol hỗn hợp phản ứng đun hồi lưu 1-3 Sau hoàn thành, hỗn hợp phản ứng quay chân không để chưng cất dung môi Sau thêm nước, pha dung dịch chiết xuất ba lần với EtOAc, thu pha hữu làm khan Na SO khan Sau dung mơi loại bỏ áp suất giảm máy quay chân không Phần cặn thô kết tinh EtOAc/ete dầu hỏa thu hợp chất 3-20 tinh thể màu vàng với hiệu suất 63-93% OCH3 OCH3 HO O O a O OH OH OH O OH O b b OCH3 OCH3 HO O O O R RN OH R RN OH OH O OH O 12-20 3-11 NR1R2 = N(CH3)2 NR1R2 = N N H NR1R2 = N(CH2CH2CH3)2 17 NR1R2 = N N H 13 NR R = N(CH2CH3)2 NR R = N(CH2CH3)2 12 NR1R2 = N(CH3)2 NR1R2 = N 14 NR1R2 = N(CH2CH2CH3)2 18 NR1R2 = N NR1R2 = N[CH(CH3)2]2 10 NR1R2 = N O 15 NR1R2 = N[CH(CH3)2]2 19 NR1R2 = N O NR1R2 = N 11 NR1R2 = N N CH3 16 NR1R2 = N 20 NR1R2 = N N CH3 Hóa chất điều kiện phản ứng: (a) HCOOH, lị vi sóng, hồi lưu, 30 phút; (b) 37% , HCHO, Amin, CH OH, HCl, hồi lưu, 1-3 h Sơ đồ 4.1 Tổng hợp dẫn xuất Mannich icaritin βanhydroicaritin 4.3 Kết thử hoạt tính sinh học Table 4.1 Nồng độ chết nửa [IC 50 (μM)] hợp chất 1-20 ba dòng tế bào ung thư người Hợp chất Hela HCC1954 SK-OV-3 17.952 8.004 16.042 9.803 10.506 26.521 16.416 11.758 >100 31.902 5.396 34.582 23.676 18.344 11.263 >100 36.383 10.593 14.615 20.142 >100 8.179 12.705 4.352 >100 15.706 10.581 10 >100 42.706 10.572 a Hợp chất Hela HCC1954 SK-OV-3 11 9.752 >100 8.934 12 24.234 9.508 19.620 13 11.350 >100 16.071 14 31.108 >100 42.580 15 >100 12.668 >100 16 7.330 40.557 35.393 17 13.149 8.749 7.714 18 >100 13.421 12.621 19 6.543 >100 >100 20 5.776 22.510 7.835 cis-Platin a 41.252 34.776 21.278 Paclitaxel a 0.040 0.004 0.003 cis-Platin a Paclitaxel sử dụng chất kiểm sốt tích cực electron [59] Chúng tổng hợp từ axit amin thơm, pheny-lalamin tyrosine với đơn vị axetat [60] Phenylalamin tyrosine chuyển đổi thành axit cinnamic axit parahydroxy-cinnamic, tương ứng, phản ứng pheny-lalamin tyrosine amoniac lyase [61] Axit cinnamic (hoặc axit parahydroxycinnamic) ngưng t ụ với đơn vị axetat để tạo thành cấu trúc cinnamoyl flavonoid (Fries rearrangement) Một loạt axit phenolic, chẳng hạn axit caffeic, axit ferulic axit chlorogenic dẫn xuất axit cinnamic Sau ngưng tụ xúc tác kiềm ortho-hydroxyacetophenone với dẫn xuất benzaldehyde chalcones flavonones th ể hình 1.2, ngưng tụ tương tự orthohydroxyacetophenon với dẫn xuất axit benzoic (axit chlorid anhy-dride), dẫn đến 2hydroxyflavanones flavones [60] Sự tổng hợp chalcon anthocyanidins Dhar mô tả chi tiết [62] Sự chuyển hóa sinh học flavonoid ruột giải phóng dẫn chất axit cinnamic (phenolic axit) [63] Flavonoid phân tử phức tạp phát triển cao với biến đổi cấu trúc phức tạp Ở thực vật, chúng thường xảy dạng dẫn xuất glycosyl sunfat Icaritin (1a) prenyl flavonoid có tự nhiên phân lập từ chi Epimedium Genus [66,67] Nó hiển thị phổ thú vị hiệu ứng dược lý, chẳng hạn hoạt động chống loãng xương [68] quy định estrogen [69] Gần đây, icaritin công nhận chất chống ung thư cách loại bỏ ức chế mạnh phát triển tế bào ung thư vú MDA-MB-453 MCF-7 nồng độ 2-3 μM [70] Icaritin "gây chết tế bào tế bào ung thư hình gan nhờ hoạt hóa thơng qua apoptosis kích hoạt ty thể cải thiện chống lại phát triển xơ gan chuột" [98] Ngoài ra, icaritin dẫn xuất 3,7-bis-2-hydroxyethyl hoạt động chất ức chế tốt phosphodiasterase-5 (PDE-5), cho có ích việc cải thiện hoạt động tình dục điều trị vấn đề tình dục [71] Cho đến nay, 1a tổng hợp thông qua chiến lược tám bước bao gồm axyl hóa Houben-Hoesch, phản ứng Algar-Flynn-Oyamade prenyla 31 hóa tăng cường Europium vv, pholoroglucin khan đạt 4,2% suất tổng thể [72] Khi tiếp tục nghiên cứu chúng tơi hóa học sinh học flavonoid [73-75] chúng tơi báo cáo tổng hợp tồn phần 1a thông qua phản ứng Baker-Venkataraman, chemoselective benzyl ho ặc methoxymethyl prenylation, bảo vệ, Claisen oxy hóa xếp dimethyldioxirane bảo vệ, (DMDO), đầu bắt từ O- 2,4,6- trihydroxyacetophenone acid 4-hydroxybenzoic với chuỗi phản ứng bước với tổng sản lượng 23% Bước quan trọng tuyến đường tổng hợp xếp lại para-Claisen trợ giúp vi sóng sơ đồ 1.1 [76] HO OH BnO OH a OH OMe O OBn O 2a OH BnO O c d OMe BnO O OMe OH OBn O b OBn O 4a 5a COOH 3a COCl e OMe OMe OMe MOMO MOMO O O HO O f g OMOM OMOM OH OH O O O O OH 6a 7a 8a h OMe OMe MOMO OMe i O MOMO H MOMO O O j 4'' 5'' OMOM 1'' 2'' OMOM OH 3'' OH OMOM O O O O 10a 10a' 9a k 5'' 3'' HO 4'' 1'' 2'' 8a O 4a 2' 1' 3' OMe 4' 5' 6' OH OH O 1a Hóa chất điều kiện: (a) BrBn, K CO , axeton, hồi lưu, 12 h, 85%; (b) (Me) SO , NaOH sau cho SOCl , CH Cl 2, hồi lưu, 86%; (c) K CO , axeton, hồi lưu, 24 h, 70%; (d) DMDO, o C, 24 h, r.t sau cho p-toluensulfonic axit, h, r.t, 75%; (e) 5% Pd/C, 24 h, r.t, 76%; (f) K CO , axeton, MOMCl, h, r.t, 78 %; (g) K CO , axeton, 3,3-dimethylallylbromide, 50 o C, reflux, 12 h, 89%; (h) N,NDietyllaniline, 190 o C, 36 h, hồi lưu, 83% of 9a; (h-j) N,N-Dietyllaniline, 32 microwave assistance, 190 o C, hồi lưu, 30 phút, 85% of 10a; (k) 3N HCl, CH OH, hồi lưu, 96% Sơ đồ 1.1: Con đường tổng hợp icaritin Icaritin β-anhydroicaritin tổng hợp cách sử dụng icariin glucorit sơ đồ 1.2 [ 7] OCH3 HO OCH3 O O HO O Rha OH a O d O Rha O OH O OCH3 Glu O OCH3 O O c O O Rha OH OH O OH O b b-anhydroicaritin OCH3 OCH3 HO O O d O HO O OH OH OH O OH O icaritin Hóa chất điều kiện phản ứng: (a) celluzơ, 37 °C, Na axetate pH = dun g dịch hydro anconlic, ngày; (b) naringinase, 37 °C, Na axetat pH = dung d ịch hydroalcoholic, 11 ngày; (c) H SO , dioxan, hồi lưu, 24 h; (d) 2-bromoethanol, K CO , axeton, hồi lưu, h Sơ đồ 1.2: Tổng hợp icaritin β-anhydroicaritin 1.4 Phản ứng Mannich Phản ứng Mannich, gọi phản ứng methyl hóa amin, phản ứng hữu quan trọng phát triển xuất phát từ đầu kỷ 20 đặt tên theo nhà hóa học người Đức Carl Ulvich Franz Mannich (18771947) Mannich phát vào năm 1917 phản ứng amin hydrochlo có mặt formaldehyt hợp chất có chúa nguyên tử hydro linh hoạt liên kết C-H, đặc biệt hợp chất có nhóm xeton, tạo bazơ xeton Hơn nữa, chất có tính chất tương tự alkaloid có 33 thể sản xuất cách lựa chọn thành phần phản ứng thích hợp Trong đó, số báo cáo nghiên cứu tổng hợp phản ứng Mannich Cụ thể, phản ứng với xeton, xeton thơm xeton carboxylic nghiên cứu nhiều Các dẫn xuất bazơ Mannich dẫn xuất trước tiên sử dụng làm thuốc Theo thời gian, sản phẩm phản ứng Mannich lan truyền rộng rãi lĩnh vực sản xuất thuốc hàng tiêu dùng, ví dụ như: chúng sử dụng để tổng hợp thuốc an thần, thuốc chống nấm, thuốc chống đông máu chất tương tự thuốc, chất chống oxy hố, thuốc nhuộm hoạt tính, hương liệu thực phẩm Các điều kiện cổ điển phản ứng Mannich hợp chất có hydroxyl dựa tỷ lệ chất nền, amin formaldehyde rượu với gia nhiệt kéo dài [78] Phản ứng Mannich sử dụng để biến đổi amin bậc bậc hai hai hợp chất carbonyl thành hợp chất β-amino carbonyl, gọi bazơ Mannich [79,80], sử dụng axit bazơ làm chất xúc tác Trong chế xúc tác axit, hợp chất carbonyl proton hóa oxy, tạo thành hợp chất carbonyl enolizable có mặt α-hydro, sau loại bỏ cách proton hóa để tạo thành enol trung gian Hợp chất carbonyl phản ứng với amin để tạo thành ion iminium sơ đồ hình 1.3 Các trung gian enol sau t ấn cơng vào ion iminium sau loại bỏ proton thu sản phẩm cuối phản ứng Mannich 34 Sơ đồ 1.3: Cơ chế phản ứng Mannich Các điều kiện cổ điển phản ứng Mannich hợp chất hydroxyl dựa tỷ lệ chất nền, amin formaldehyde rượu với nhiệt kéo dài Trong trường hợp formaldehyde, oroxylin A amin bậc thứ cấp tỷ lệ 1: 1: 1, đ ược phản ứng khuấy isopropanol 1-2 thu dẫn xuất dẫn chất C aminome-tylat [81] sơ đồ hình 1.4 R HO O CH2O, 1o/2o amines H3CO OH O 2-propanol, reflux 1-2 hrs HO O H3CO OH O 32h 33h R = Morpholinyl (C4H8NO) R = N-methyl piperzinyl (C5H11N2) R = Benzylamino (C7H8N) R = 1-Boc piperzinyl (C9H17N2O2) R = N-methyl furfuryl amino (C7H10NO) R = Methyl benzyl amino (C8H10N) R = n-butyl amino (C4H10N) R = Di phenyl amino (C12H10N) R = Piperidinyl (C5H10N) R = Pyrrolidinyl (C4H8N) Sơ đồ 1.4: Tổng hợp 8-aminomethyl từ hợp chất oroxylin A 1.5 Vài nét dòng tế bào thử nghiệm 1.5.1 Dòng tế bào Hela Dòng tế bào Hela loại tế bào tử cung người sử dụng nghiên cứu khoa học Đây dòng tế bào người lớn thường sử dụng [82,83] George Gey cô lập tế bào cụ thể 35 nhân Gey đặt tên cho mẫu Hela, sau viết ban đầu có tên Henrietta Lacks Khi tế bào người phát triển phịng thí nghiệm "bất tử" (chúng khơng chết sau vài phân chia tế bào), chúng sử dụng để tiến hành nhiều thí nghiệm Đây lợi ích to lớn nghiên cứu y học sinh học [84] Hình 1.3: Ảnh quét điện tử HR-SEMcủa tế bào Hela Hình 1.4: Ảnh huỳnh quang đa quang phổ kính hiển vi quét laser tế bào Hela nuôi cấy với protein huỳnh quang nhằm mục tiêu đến máy Golgi (cam), vi ống (màu xanh cây) ngược lại với DNA (xanh lục) Các tế bào Hela tế bào người nhân vơ tính vào năm 1955 Theodore Puck Philip I Marcus t ại Đại học Colorado, Denver [85] Nhu cầu tế bào Hela tăng nhanh Các tế bào Hela nhà khoa học khắp giới sử dụng để nghiên cứu ung thư, AIDS, tác động chất phóng xạ chất độc hại, lập đồ gen vô số hoạt động khoa học khác Các tế bào Hela sử dụng để kiểm tra độ nhạy cảm người băng, keo, mỹ phẩm nhiều sản phẩm khác Có gần 11.000 sáng chế liên quan đến tế bào Hela [84] Các tế bào Hela sử dụng nghiên cứu biểu E2 apoptosis chứng papilloma virus [86] Các tế bào Hela 36 sử dụng để nghiên cứu khả gây bệnh chó gây tình trạng apoptosis tạo tế bào ung thư [87] Khả gây chết apoptosis đóng vai trò quan trọng việc phát triển phương pháp điều trị tế bào khối u chống lại xạ trị hóa trị liệu Tế bào Hela sử dụng số nghiên cứu ung thư bao gồm hormone steroid giới tính Estradiol, estrogen thụ thể estrogen với estrogen hợp chất quercetin tính chất ức chế ung thư [88] Cũng có nghiên cứu tế bào Hela, ảnh hưởng flavonoid chất chống oxy hoá với estradiol gia tăng tế bào ung thư Các tế bào Hela sử dụng để điều tra hợp chất phytochemical chế hoạt động chống ung thư chiết xuất etanol vỏ xồi (EEMP) EEMP tìm thấy có chứa hợp chất phenolic khác kích hoạt chết qua apoptosis tế bào Hela ác tính người cho thấy EEMP giúp ngăn ngừa ung thư cổ tử cung loại ung thư khác [89] Các tế bào Hela sử dụng nghiên cứu liên quan đến trường hợp đầy đủ để gây apoptosis phần liệu pháp Photodynamic nghiên cứu ung thư sử dụng dòng tế bào [90] Các tế bào Hela tiếp tục sử dụng để xác định marker ung thư RNA sử dụng để thiết lập hệ thống nhận dạng RNAi can thiệp cụ thể tế bào ung thư [91] 1.5.2 Dòng tế bào SK-OV-3 (dòng tế bào ung thư buồng trứng người) SK-OV-3 dòng tế bào ung thư buồng trứng người có hình thái giống biểu mô [106] Các tế bào gây yếu tố hoại tử khối u, gây độc tế bào khác độc tố cho bạch hầu kháng lại cis-platin adriamycin Dịng tế bào SK-OV-3 hình thành khuẩn lạc thạch mềm, đóng vai trị kiểm tra đại diện cho khối u Khi tiêm vào màng bụng tế bào chuột khoảng hai đến ba tháng bị suy giảm miễn dịch dẫn đến phát triển khối u giống ung thư biểu mơ tế bào[107] 1.5.3 Dịng tế bào HCC1954 (dòng tế bào ung thư vú) Ung thư vú loại ung thư thường gặp gây tử vong hàng đầu phụ nữ nhiều nước công nghiệp Ước tính tồn cầu, 22 giây 37 có người bị chẩn đốn mắc bệnh, phút, có phụ nữ qua đời ung thư vú Nếu phát trễ, phụ nữ bị ung thư vú di sống thêm năm sau chẩn đoán [108] Theo quan Nghiên cứu ung thư Thế giới (IARC) vào năm 2000 ung thư vú đứng đầu, chiếm 21% tổng số loại ung thư phụ nữ toàn giới Cũng theo IARC, xuất độ chuẩn hóa theo tuổi ung thư vú phụ nữ 92,04 (trên 100 000 dân) châu Âu 67,48 (trên 100 000 dân) toàn giới năm 2000, cao loại ung thư nữ giới[109] Tại Việt Nam, ung thư vú loại ung thư phổ biến phụ nữ ngày có dấu hiệu gia tăng Trong đó, thành phố Hồ Chí Minh Hà Nội nơi có tỷ lệ ung thư vú cao nước Cứ 100.000 phụ nữ Hà Nội có 30 người ung thư vú, thành phố Hồ Chí Minh số 20 Và năm lại có thêm 14.000 phụ nữ bị ung thư vú [110] Trong 15 năm qua Việt Nam, số phụ nữ mắc bệnh ung thư vú vượt qua số phụ nữ bị ung thư cổ tử cung tiếp tục tăng cao năm tới Theo thống kê, phần lớn ung thư vú xảy độ tuổi 35 –45 Tuy nhiên phụ nữ độ tuổi từ 20 -30 mắc bệnh nhiều tuổi nguy mắc bệnh cao [111] Đây bệnh phức tạp mà nhiều năm qua có nhiều nghiên cứu nguyên nhân sinh bệnh phương pháp điều trị Một điều quan trọng cần phải nhận thấy việc phát sớm ung thư vú qua kiểm tra y tế thường xuyên phụ nữ bình thường phát sớm, việc tìm kiếm loại thuốc phương phác điều trị bệnh 1.6 Phương pháp thử hoạt tính sinh học Phép thử tiêu chuẩn MTT phép đo màu đầu dò UV-Vis cực nhạy để xác định số lượng tế bào bị chết việc xét nghiệm độc tính tế bào Giải pháp bổ sung trực tiếp vào tế bào không cần phải trộn trước thành phần Phương pháp MTT sử dụng muối tetrazolium Dojindo, WST-8 [2- (2-metoxy-4-nitrophenyl) -3- (4-nitrophenyl) -5- (2,4disul-fophenyl) -2H-tetrazolium, muối monosodium], Tạo formazan 38 hòa tan nước giảm diện tàu sân bay điện tử Số lượng formazan vàng sản xuất tế bào tỷ lệ thuận với số tế bào sống Tóm lại, vào cuối giai đoạn nuôi cấy, 10 μL dung dịch MTT thêm vào giếng đĩa nuôi cấy Sau 2-4 ủ, hấp thụ bước sóng 450 nm đo phổ kế (Biotek Instruments, Công ty Gene, Winooski, VT) Hiệu gây độc tế bào tỷ lệ phần trăm tế bào sống sót (tỷ lệ tế bào sống sót sau điều trị không điều trị) công thức sau: x 100% [92] Hình 1.5: Đường cong sống điển Hình 1.6: Ví dụ xếp mảng hình tế bào phát triển màu Với WST-8 tạo formazan màu cam thơng qua hịa gi ải điện tử 1Methoxy PMS thông qua trình NADH ho ạt động NADPH tạo hoạt động tế bào hình 1.7 Lượng WST-8 formazen phụ thuộc vào hoạt động dehydrogenase tế bào, hệ thống WST-8/1-Methoxy PMS sử dụng để xác định số tế bào sống khả sống sót tế bào 39 Hình 1.7: Cơ chế phát tế bào di động với MTT Hinh 1.8: Một microtiter sau kiểm tra MTT Số lượng tế bào tăng lên dẫn đến tăng màu tím 40 Chương 2: THỰC NGHIỆM 2.1 Dụng cụ, thiết bị hóa chất 2.1.1 Dụng Cụ thiết bị Stt Tên dụng cụ Stt Tên dụng cụ Stt Tên thiết bị Bình cầu cổ 250 mL Giá đỡ Máy đo H-NMR Bình cầu cổ 150 mL Cốc 100 mL Máy đo Bình cầu cổ 250 mL 10 Cốc 250 mL Máy đo MS Bình cầu cổ 100 mL 11 Cột sắc ký Máy đo điển chảy Bếp điện có khuấy từ 12 Ống nghiệm Máy IR Sinh hàn hồi lưu 13 Bản mỏng Máy quay cất dung mơi Mao quản 14 Lị vi sóng Kim tiêm 100 µL 15 Đèn soi mỏng 13 C-NMR 2.1.2 Hóa chất Stt Tên hóa chất Stt Tên hóa chất Stt Tên hóa chất Metanol 1-Methylpiperazine 15 dipropylamin Etanol Dimethylamin 16 diisopropylamin Axeton 10 Di etylamin 17 HCHO 37% Ethylacetat 11 Pyrrolidin 18 SiO (200-300 µm) Ete dầu hỏa 12 Piperidin 19 HCl Cloruaform 13 Morpholin 20 HCOOH DiClomethan 14 4-Methylpiperidin 21 2.2 Phương pháp thực nghiệm 2.2.1 Điều kiện thiết bị hóa chất 2.2.1.1.Điều kiện thiết bị Các điểm nóng chảy xác định thiết bị XRC-1 không điều chỉnh đo Phổ IR ghi lại quang phổ tensor-27 máy quang phổ Phổ cộng hưởng từ H 13 C-NMR ghi lại quang phổ Bruker-AV400, sử dụng tetrametylsilan làm tiêu chuẩn nội bộ, dịch chuyển hoá học (δ) ppm số liên kết (J) Hz (Hz) Phổ khối lượng (MS) (HRMS) xác định phương pháp EI 41 ESI với VG Autospec-3000 Mat 95 XP spectrometer Lị vi sóng chiếu xạ thực với lị phản ứng vi sóng XH-MC-1 (Cơng ty Phát triển Khoa học Công nghệ Bắc Kinh Xinghu, Trung Quốc) 2.2.1.2 Điều kiện hóa chất Sắc ký cột thực silica gel (200-300 µm) Trung Quốc Các thuốc thử tinh khiết AR hóa chất tinh khiết hóa học Sigma dung mơi khan loại bỏ nước cách cất lại Icaritin chuẩn bị từ 2,4,6-trihydroxyacetophenone cung cấp từ trình tổng hợp báo cáo trước [76] Các hóa chất sử dụng ni cấy tế bào động vật môi trường E’MEM (Eagle’s minimum essential medium), MTT (3 -(4,5- dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyl tetrazolium bromide), AO (acridine orange), EB (ethidium bromide), proteinase K, RNase A, trypsin, amphotericin B, penicillin, streptomycin mua từ Sigma (St Louis, MO) Huyết mua từ Biowest (Pháp) Các dụng cụ dùng ni cấy tế bào bình Roux, đĩa ni cấy 24 có 96 giếng mua từ Nunc (Roskilde, Đức) 2.2.2 Ni cấy tế bào Ni cấy ba dịng tế bào ung thư người (HeLa, HCC1954 SKOV-3) Viện Ung Thư Quốc Gia Hoa Kỳ (NCI – Frederick, MD, USA) cung cấp Tế bào nuôi mơi trường E’MEM có bổ sung Lglutamin (200 mM), HEPES (1M), amphotericin B (0.1%), penicillin streptomycin 200X 10% (v/v) FBS ủ 37 o C có 5% CO 2.2.3 Phương pháp thực nghiệm 2.2.3.1 Tổng hợp β-anhydroicaritin (2) Hợp chất icaritin (1,5 g, 4,07 mmol) axit formic 30 mL đư ợc khuấy xạ vi sóng (600W, 2450 MHz) b ảo vệ nitơ 120 o C 30 phút, sau đổ vào nước đá Chất rắn thu sau tinh chế sắc ký cột silica gel (ete dầu hỏa/ EtOAc (v/v), 10: 1) để thu bột màu vàng (1,3 g, suất: 89%) 42 2.2.3.2 Quy trình tổng hợp chung dẫn xuất bazơ Mannich flavonoid 3-20 Một hỗn hợp formaldehyde (0.22 mmol) amin b ậc hai (0.22 mmol) 10 mL methanol 0.02 mL HCl (aq) 15% đư ợc khuấy 80 °C đồng hoàn toàn Dung dịch thu được đưa từ từ vào dung dịch (70 mg, 0,19 mmol) icaritin (1) β-anhydroicaritin (2) methanol hỗn hợp phản ứng đun hồi lưu 1-3 Sau hoàn thành, hỗn hợp phản ứng quay chân khơng để cất dung mơi Sau thêm nước, pha dung dịch nước chiết xuất ba lần với EtOAc, làm khan dịch chiết EtOAc Na SO khan Sau dung mơi sau loại bỏ áp suất giảm máy quay chân không Phần cặn thô thu kết tinh EtOAc/ete dầu hỏa thu hợp chất 3-20 tinh thể màu vàng với hiệu suất 63-93% 2.2.4 Thử nghiệm hoạt tính sinh học Q trình thử hoạt tính sinh học hợp chất 1-20 ba dòng tế bào ung thư người (Hela, HCC1954 SK-OV-3) đánh giá phương pháp MTT [93] Có thể tóm tắt sau: Lấy 5x10 tế bào / giếng gieo 96 giếng môi trường tăng trưởng (100 μL) ủ 37 o C 5% khí CO Sau 24 giờ, mơi trường loại bỏ, sau xử lý với nồng độ khác hợp chất (100, 25, 6.25, 1.56, 0.39, 0.0976, 0.0244, 0.0061 μM) 48 Sau thêm 5% MTT vào giếng, ủ độ ẩm 95% 5% khí CO khoảng 1-3 Các lớp phủ loại bỏ 0,1 mL DMSO thêm vào để giải lượng dư Hỗn hợp rung lên máy vi xử lý vòng phút độ hấp thụ đo bước sóng 570 nm quang phổ quang học với đầu tự dò Microxplated EL×800 (Bio-Rad 680) để xác định nồng độ giết chết 50% tế bào (IC ) [94] Đường cong đáp ứng liều thu máy tính Các phép đo với chất có khả kiểm sốt tích cực thực với cis-Platin Paclitaxel Giá trị IC 50 định nghĩa nồng độ gây ức chế 50% tế bào thử nghiệm 43 Để ngăn chặn phản ứng màu tiếp tục cách thêm 10 μL 1% Sodium dodecyl sulfate (SDS) [(hòa tan 0,1 g SDS v ới dung dịch đệm phosphate buffer (PBS) để tạo thành dung dịch 10 mL)] thêm 10 μL 0,1 mol / L acid axit Clohidric vào 44 Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Tổng hợp β-anhydroicaritin (2) Hợp chất icaritin (1,5g, 4,07 mmol) axit formic 30 mL đư ợc khuấy xạ vi sóng (600W, 2450 MHz) đư ợc bảo vệ nitơ 120 o C 30 phút, sau đổ vào nước đá Chất rắn thu sau tinh chế sắc ký cột silica gel (Ete dầu hỏa/EtOAc, v/v, 10: 1) để thu bột màu vàng (1,3 g, suất: 89%) m.p 221-222 o C (lit [ 95] 223 o C); H NMR (400 MHz, CDCl ): δ 11.88 (s, 1H, 5-OH), 7.78 (d, J = 7.9 Hz, 2H, 2’-H and 6’-H), 6.95 (d, J = 7.8 Hz, 2H, 3’-H and 5’-H), 6.20 (s, 1H, 6-H), 3.82 (s, 3H, 4’-OCH ), 2.77 (t, J = 6.2 Hz, 2H, 2’’-H), 1.80 (t, J = 6.3 Hz, 2H, 1’’-H), 1.30 (s, 6H, 4’’-CH and 5’’-CH ); 13 C- NMR (100 MHz, CDCl ): δ 175.9, 162.0, 160.6, 159.4, 155.8, 154.1, 131.2, 129.8, 122.2, 114.3, 105.2, 100.5, 99.8, 76.1, 55.5, 31.7, 26.6, 16.3; EIMS: m/z 368 [M] + 3.2 Quy trình thí nghiệm chung tổng hợp dẫn xuất Mannich flavonoid (3-20) Một hỗn hợp formaldehyt (0.22 mmol) amin b ậc hai (0.22 mmol) 10 ml metanol 0.02 mL 15% HCl (aq) đư ợc khuấy 80 °C đồng hoàn toàn Dung dịch thu được cho từ từ vào dung dịch (70 mg, 0,19 mmol) icaritin (1) β-anhydroicaritin (2) metanol hỗn hợp phản ứng đun hồi lưu 1-3 Sau hoàn thành, hỗn hợp phản ứng quay chân không để chưng cất dung môi Sau thêm nước, pha dung dịch nước chiết xuất ba lần với EtOAc, pha hưu thu làm khan Na SO khan Dung môi loại bỏ áp suất giảm máy quay chân không Phần thô thu kết tinh EtOAc/ete dầu hỏa thu hợp chất 3-20 tinh thể màu vàng với suất 63-93% 45 ... -Tổng hợp khoảng 15-20 dẫn xuất icaritin β-anhydroicaritin sở phản ứng Mannich - Thử hoạt tính sinh học số dòng tế bào ung thư người như: ung thư vú MCF-7, MDA-MB-453s, ung thư tử cung Hela, ung. .. Tổng hợp khoảng 15-20 dẫn xuất icaritin β-anhydroicaritin sở phản ứng Mannich - Thử hoạt tính sinh học số dòng tế bào ung thư người như: ung thư vú MCF-7, MDA-MB-453s, ung thư tử cung Hela, ung. .. hoạt tính sinh học số dòng tế bào ung thư người? ??’ quan trọng cần thiết nhằm tổng hợp hợp chất thử hoạt tính sinh học số dòng tế bào ung thư người từ tìm hợp chất có hoạt tính sinh học tốt giới