Bùi phương mai tổng hợp và thử tác dụng ức chế tế bào ung thư của một số dẫn chất 4 (1h benzodimidazol 1 yl)methyl n hydroxycinnamamid khóa luận tốt nghiệp dược sĩ

BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI BÙI PHƯƠNG MAI TỔNG HỢP VÀ THỬ TÁC DỤNG ỨC CHẾ TẾ BÀO UNG THƯ CỦA MỘT SỐ DẪN CHẤT 4-(1HBENZO[D]IMIDAZOL-1-YL)METHYLN-HYDROXYCINNAMAMID KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ HÀ NỘI - 2023 BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI BÙI PHƯƠNG MAI Mã sinh viên: 1801437 TỔNG HỢP VÀ THỬ TÁC DỤNG ỨC CHẾ TẾ BÀO UNG THƯ CỦA MỘT SỐ DẪN CHẤT 4-(1HBENZO[D]IMIDAZOL-1-YL)METHYLN-HYDROXYCINNAMAMID KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ Người hướng dẫn: TS Đỗ Thị Mai Dung TS Dương Tiến Anh Nơi thực hiện: Bộ môn Hóa Dược Khoa Cơng nghệ Hóa Dược HÀ NỘI - 2023 LỜI CẢM ƠN Với tình cảm sâu sắc chân thành nhất, cho phép tơi bày tỏ lịng biết ơn đến người tạo điều kiện hỗ trợ, giúp đỡ tơi suốt q trình học tập thực khóa luận tốt nghiệp Trước tiên, xin gửi lời cảm ơn đến người thầy, người đáng kính mình: GS TS Nguyễn Hải Nam, TS Đỗ Thị Mai Dung TS Dương Tiến Anh - Bộ mơn Hóa dược - Khoa Cơng nghệ Hóa dược - Trường Đại học Dược Hà Nội Các thầy anh hướng dẫn tận tình tạo điều kiện thuận lợi cho trình học tập tiến hành đề tài khóa luận tốt nghiệp Tôi xin gửi lời cảm ơn tới giảng viên, thầy cô kỹ thuật viên cơng tác Bộ mơn Hóa dược - Khoa Cơng nghệ Hóa dược - Trường Đại học Dược Hà Nội, Khoa Hóa - Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội Đại học Quốc gia Chungbuk giúp đỡ tơi hồn thành khóa luận Bên cạnh đó, tơi xin gửi lời cảm ơn đến thành viên khác làm thực nghiệm nghiên cứu mơn Hóa Dược, đặc biệt chị Nguyễn Thị Thu Hằng, anh Nguyễn Quang Thế Vũ, anh Nguyễn Đức Thịnh, bạn Vũ Anh Minh, bạn Vũ Hà Vy, bạn Nguyễn Thị Thu Huyền, bạn Nguyễn Ánh Phương, em Nguyễn Thị Nga, em Nguyễn Đức Tú, em Trần Thị Thu Huyền em khóa K75, K76 Sự đồng hành giúp đỡ người nguồn động viên tinh thần lớn suốt trình tơi thực khóa luận Tơi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 05 tháng 06 năm 2022 Sinh viên Bùi Phương Mai MỤC LỤC Trang DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC SƠ ĐỒ ĐẶT VẤN ĐỀ Chương TỔNG QUAN 1.1 ENZYM HISTON DEACETYLASE (HDAC) 1.1.1 Giới thiệu chung enzym histon deacetylase 2 1.1.2 Phân loại 1.1.3 Cấu trúc trung tâm hoạt động enzym HDAC phụ thuộc Zn2+ 1.2 CÁC CHẤT ỨC CHẾ HDAC 1.2.1 Cấu trúc chung chất ức chế HDAC 1.2.2 Phân loại chất ức chế HDAC 1.3 DẪN CHẤT BENZIMIDAZOL VÀ TÁC DỤNG KHÁNG UNG THƯ 1.3.1 Đặc điểm chung khung benzimidazol 1.3.2 Tác dụng kháng ung thư dẫn chất benzimidazol 1.4 PHẢN ỨNG N-ACYL HÓA 1.4.1 Tác nhân acid carboxylic 1.4.2 Tác nhân anhydrid acid 5 8 12 12 12 1.4.3 Tác nhân acyl halogenid 1.5 ĐỊNH HƯỚNG THIẾT KẾ CẤU TRÚC Chương ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 NGUYÊN VẬT LIỆU, THIẾT BỊ 2.1.1 Hóa chất 2.1.2 Thiết bị, dụng cụ 2.2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 2.2.1 Tổng hợp hóa học 2.2.2 Thử tác dụng ức chế tế bào ung thư in vitro 13 14 15 15 15 16 16 16 17 2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.3.1 Phương pháp tổng hợp hóa học 2.3.2 Phương pháp kiểm tra độ tinh khiết 2.3.3 Phương pháp xác định cấu trúc 2.3.4 Phương pháp thử tác dụng ức chế tế bào ung thư in vitro Chương THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 3.1 TỔNG HỢP HÓA HỌC VÀ XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC 17 17 17 18 18 20 20 3.1.1 Tổng hợp hóa học 3.1.2 Kiểm tra độ tinh khiết 20 29 3.1.3 Xác định cấu trúc 3.2 THỬ TÁC DỤNG ỨC CHẾ TẾ BÀO UNG THƯ IN VITRO 30 34 3.3 BÀN LUẬN 35 3.3.1 Tổng hợp hóa học 3.3.2 Khẳng định cấu trúc 3.3.3 Tác dụng ức chế tế bào ung thư in vitro KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC 35 39 43 47 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT 13 C-NMR Phổ cộng hưởng từ hạt nhân carbon-13 H-NMR AcOH ADN Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton Acid acetic Acid deoxyribonucleic CTCL U lympho tế bào T da (Cutaneous T cell lymphoma) CTPT CU Công thức phân tử Nhóm liên kết (Connecting unit) DCM DMF Dicloromethan N,N-Dimethylformamid DMSO Dimethyl sulfoxid FDA Cục quản lý Thực phẩm Dược phẩm Mỹ HAT HDAC (U.S Food and Drug Administration) Histon acetyltransferase Histon deacetylase HDACi His IC50 Các chất có tác dụng ức chế HDAC (Histon deacetylase inhibitors) Histidin Nồng độ ức chế tối đa 50% (The half maximal inhibitory concentration) IR Phổ hồng ngoại (Infrared Spectroscopy) J MCF-7 Hằng số tương tác (Hz) Dòng tế bào ung thư vú (The human breast cancer cell line) Dòng tế bào ung thư vú (The human breast cancer cell line) Acetonitril Methanol Methionin Bệnh đa u tủy (Multiple myeloma) MDA-MB-231 MeCN MeOH Met MM MRC-5 MS NAD+ NMP PTLC Dòng tế bào nguyên bào sợi phổi thai nhi (Human fetal lung fibroblast cells) Phổ khối lượng (Mass Spectrometry) Nicotinamid adenin dinucleotid N-Methyl-2-pyrrolidin U lympho tế bào T ngoại vi (Peripheral T cell lymphoma) Rf SAHA Hệ số lưu giữ Acid suberoylanilid hydroxamic SI SRB Hệ số chọn lọc (Selectivity index) Sulforhodamin B SW620 Dòng tế bào ung thư đại tràng người (The human colon cancer cell line) TLC TSA ZBG Sắc ký lớp mỏng (Thin layer chromatography) Trichostatin A Nhóm kết thúc gắn kẽm (Zinc binding group) δ Độ dịch chuyển hóa học (ppm) DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 1.1 Phân loại enzym HDAC Bảng 1.2 Phân loại chất ức chế HDAC dựa cấu trúc hóa học Bảng 2.1 Các nguyên liệu sử dụng thực nghiệm 15 Bảng 3.1 Cảm quan hiệu suất toàn phần trình tổng hợp dẫn chất 7a-c 9a-c 29 Bảng 3.2 Giá trị Rf nhiệt độ nóng chảy dẫn chất 7a-c 9a-c 30 Bảng 3.3 Kết phổ hồng ngoại IR dẫn chất 7a-c 9a-c 31 Bảng 3.4 Kết phổ khối lượng HR-MS dẫn chất 7a-c 9a-c 31 Bảng 3.5 Kết phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (1H-NMR) dẫn chất 7a-c 9a-c .32 Bảng 3.6 Kết phổ cộng hưởng từ hạt nhân carbon (13C-NMR) dẫn chất 7a-c 9a-c .33 Bảng 3.7 Kết thử tác dụng ức chế tế bào ung thư dẫn chất 7a-c 9a-c .35 Bảng 3.8 Hệ số chọn lọc (SI) dẫn chất 9a-c dòng tế bào ung thư so với dòng tế bào thường MRC-5 45 DANH MỤC HÌNH VẼ Trang Hình 1.1 Cấu trúc nucleosom số trình sửa đổi histon Hình 1.2 Cơ chế xúc tác HAT HDAC Hình 1.3 Cấu trúc trung tâm hoạt động enzym HDAC phụ thuộc Zn2+ Hình 1.4 Tương tác chất ức chế HDAC với trung tâm hoạt động enzym Hình 1.5 Mơ hình pharmacophore chất ức chế HDAC theo quan điểm mở rộng đại diện Hình 1.6 Hai dạng hỗ biến benzimidazol Hình 1.7 Một số chất có tác dụng kháng ung thư mang khung benzimidazol nghiên cứu lâm sàng đích tác dụng .9 Hình 1.8 Cấu trúc hóa học chất TQ1-4 giá trị IC50 tế bào MDA-MB-231 10 Hình 1.9 Cấu trúc hóa học chất TQ-5 TQ-6 11 Hình 1.10 Cấu trúc hóa học chất TQ-7 pracinostat 11 Hình 1.11 Một số tác nhân N-acyl hóa sử dụng phổ biến tổng hợp hóa dược 12 Hình 1.12 Thiết kế cấu trúc dẫn chất .14 Hình 2.1 Các dẫn chất tổng hợp khóa luận .16 Hình 3.1 Phổ hồng ngoại IR dẫn chất 7a 39 Hình 3.2 Phổ khối lượng MS dẫn chất 7a .40 Hình 3.3 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton 1H-NMR dẫn chất 7a 42 Hình 3.4 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân carbon 13C-NMR dẫn chất 7a 43 Hình 3.5 Biểu đồ so sánh tác dụng gây độc tế bào dẫn chất 7a-c 9a-c dòng tế bào ung thư đại tràng SW620 .44 Hình 3.6 Biểu đồ so sánh tác dụng gây độc tế bào dẫn chất 7a-c 9a-c dòng tế bào ung thư vú MDA-MB-231 44 Hình 3.7 Biểu đồ so sánh tác dụng gây độc tế bào dẫn chất 9a-c hai dòng tế bào SW620 MDA-MB-231 45 DANH MỤC SƠ ĐỒ Trang Sơ đồ 1.1 Phản ứng N-acyl hóa amin acid carboxylic 12 Sơ đồ 1.2 Phản ứng N-acyl hóa Kim cộng 12 Sơ đồ 1.3 Phản ứng N-acyl hóa chung amin acyl halogenid 13 Sơ đồ 1.4 Vai trị nhóm chất xúc tác chứa vòng pyridin .13 Sơ đồ 3.1 Quy trình tổng hợp chất 7a-c 9a-c 20 Sơ đồ 3.2 Phản ứng alkyl hóa tổng hợp hỗn hợp dẫn chất trung gian 20 Sơ đồ 3.3 Phản ứng khử hóa tổng hợp hỗn hợp dẫn chất 21 Sơ đồ 3.4 Phản ứng N-acyl hóa tổng hợp chất 6a 22 Sơ đồ 3.5 Phản ứng tạo acid hydroxamic 7a 23 Sơ đồ 3.6 Quy trình tổng hợp chất 7b 24 Sơ đồ 3.7 Quy trình tổng hợp chất 7c 25 Sơ đồ 3.8 Quy trình tổng hợp chất 9a 26 Sơ đồ 3.9 Quy trình tổng hợp chất 9b 27 Sơ đồ 3.10 Quy trình tổng hợp chất 9c 28 Sơ đồ 3.11 Cơ chế đề xuất cho phản ứng nhân 5-nitro benzimidazol alkylbromid với xúc tác K2CO3 KI .36 Sơ đồ 3.12 Cơ chế đề xuất cho phản ứng khử hóa nitro thơm sử dụng tác nhân SnCl2 xúc tác HCl đặc 37 Sơ đồ 3.13 Cơ chế phản ứng N-acyl hóa amin thơm acyl clorid với xúc tác DMAP 38 Sơ đồ 3.14 Cơ chế phản ứng N-acyl hóa tạo acid hydroxamic 38 Phụ lục 11: Phổ khối lượng MS dẫn chất 9b PL-11 Phụ lục 12: Phổ khối lượng MS dẫn chất 9c PL-12 Phụ lục 13: Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton 1H-NMR dẫn chất 7a PL-13 Phụ lục 14: Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton 1H-NMR dẫn chất 7b PL-14 Phụ lục 15: Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton 1H-NMR dẫn chất 7c PL-15 Phụ lục 16: Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton 1H-NMR dẫn chất 9a PL-16 Phụ lục 17: Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton 1H-NMR dẫn chất 9b PL-17 Phụ lục 18: Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton 1H-NMR dẫn chất 9c PL-18 Phụ lục 19: Phổ cộng hưởng từ hạt nhân carbon 13C-NMR dẫn chất 7a PL-19 Phụ lục 20: Phổ cộng hưởng từ hạt nhân carbon 13C-NMR dẫn chất 7b PL-20 Phụ lục 21: Phổ cộng hưởng từ hạt nhân carbon 13C-NMR dẫn chất 7c PL-21 Phụ lục 22: Phổ cộng hưởng từ hạt nhân carbon 13C-NMR dẫn chất 9a PL-22 Phụ lục 23: Phổ cộng hưởng từ hạt nhân carbon 13C-NMR dẫn chất 9b PL-23 Phụ lục 24: Phổ cộng hưởng từ hạt nhân carbon 13C-NMR dẫn chất 9c PL-24 College of Pharmacy, Chungbuk National University, 12 Gaesin, Heungduk, Cheongju, Chungbuk 361-763, KOREA Report on Bioactivity of Compounds Cytotoxicity of series 124, 125 Cytotoxicity (IC50, µM) Cpd SW620 MDA-MB-231 MRC-5 124a 8,007±0,159 6,364±1,173 >10 124b 8,255±0,506 >10 >10 124c >10 >10 >10 125a 2,033±0,120 4,043±0,621 >10 125b 0,915±0,071 1,307±0,107 >10 125c 1,251±0,036 1,294±0,035 6,312±0,994 SAHA 1,352±0,024 1,007±0,012 4,169±0,858 ADR 0,200±0,001 1,392±0,187 1,211±0,159 Reviewed by Sang-Bea Han, PhD Professor, College of Pharmacy, Chungbuk National University 52 Naesudong, Seowon, Cheongju, Chungbuk 362-763, Korea Tel: 82-43-261-2815, E-mail: shan@chungbuk.ac.kr Phụ lục 25: Giấy chứng nhận hoạt tính sinh học dẫn chất 7a-c 9a-c PL-25 7a 7b 7c 9a 9b 9c