Luận văn thạc sĩ Công nghệ hóa học: Nghiên cứu tổng hợp dẫn xuất của Nalidixic Axit

Trong đó, năm 1962 hợp chất quinolone được phát hiện đầu tiên trên thế giới là Nalidixic acid và cũng bắt đầu từ đây đã có rất nhiều các nghiên cứu và báo cáo về tổng hợp các dẫn xuất củ

CMã

TRKHOA CÔN

NGHIÊN

Chuyên ngàã số: 605275

RƯỜNG ĐNG NGHỆ

N

CỨU TỔ

ành: Công n5

Hường

T

ĐẠI HỌC BỆ HÓA HỌ

TK

C M

TRƯỜNG ĐKHOA CÔN

NGHIÊN

Chuyên ngàMã số: 6052

ĐẠI HỌC NG NGHỆ

N

CỨU TỔ

ành: Công n275

Hường

BÁCH KHỆ HÓA HỌ

Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG-HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học : T.S Tống Thanh Danh

Cán bộ chấm nhận xét 1 : TS Hoàng Thị Kim Dung

2 TS Hoàng Thị Kim Dung – GV Phản biện 1 3 TS Phạm Thị Hoàng Anh– GV Phản biện 2 4 TS Nguyễn Thành Trung –Ủy viên hội đồng 5 TS Huỳnh Khánh Duy – Thư ký hội đồng Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên

ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có)

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: NGUYỄN THỊ DIỄM PHƯƠNG MSHV: 12050160

Ngày, tháng, năm sinh: 12/05/1987 Nơi sinh: Huế Chuyên ngành: công nghệ hóa học Mã số: 605275 I TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP MỘT SỐ DẪN XUẤT CỦA

NALIDIXIC AXIT

NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

- Tổng hợp Nalidixic axit -Tổng hợp một số dẫn xuất của Nalidixic axit - Khảo sát hoạt tính kháng khuẩn của Nalidixic axit và các dẫn xuất tổng hợp được

II NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 30/06/2014 III NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 31/12/2014 IV CÁN BỘ HƯỚNG DẪN:TS TỐNG THANH DANH

Con xin chân thành cảm ơn Cha, Mẹ, gia đình luôn luôn động viên, sát cánh bên con trong những lúc khó khăn, luôn tạo điều kiện thuận lợi cho con học tập

Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành các Quý thầy cô bộ môn Kỹ thuật Hóa Hữu Cơ đã giúp tôi trang bị tri thức, tạo môi trường điều kiện thuận lợi nhất trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn này

Với lòng kính trọng và biết ơn, tôi xin được bày tỏ lòng cảm ơn tới Tiến sĩ Tống Thanh Danh đã khuyến khích, chỉ dẫn tận tình, tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt thời gian thực hiện nghiên cứu này

Tôi xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến Ban Giám đốc và các đồng nghiệp Công ty Suntory Pepsico Việt Nam đã giúp đỡ tôi rất nhiều về thời gian để tôi có thể hoàn thành nghiên cứu này

Tôi xin gửi lời tri ân đến thầy cô thuộc phòng thí nghiệm hoạt tính sinh học viện hóa học đã hỗ trợ và tạo điều kiện giúp tôi có thêm thời gian làm thí nghiệm ngoài giờ để có thể hoàn thành luận văn đúng thời hạn

Trân trọng!

Quinolones are a very important family of antibacterial agents that are widely prescribed for the treatment of infections in humans included gram - positive and gram - negative bacteria Specail, In 1962, G Y Lesher and his

collaborators introduced the first quinolone derivative, nalidixic acid

(1-ethyl-1,4-dihydro-7-methyl-4-oxo-1,8-naphthyridine-3-carboxilyc acid) which had moderate activity against gram-negative organisms and was started to attached all sceinces in the world that having a lot of research and report about derivatives of quinolone from common elements were synthesized and applied in pharmaceutical In this thesis, there are five derivatives be synthesized that include: Nalidixate ethyl, Nalidixic acid hydrazide, 1-Ethyl-7-methyl-4-oxo-1,4-dihydro-[1,8]naphthyridine-3-carboxylic acid (4-nitro-benzylidene)-hydrazide, 1-Ethyl-7-methyl-4-oxo-1,4-dihydro-[1,8]naphthyridine-3-carboxylic acid (benzylidene)-hydrazide, 1-Ethyl-7-methyl-4-oxo-1,4-dihydro-[1,8]naphthyridine-

3-carboxylic acid (4-methyl-benzylidene)-hydrazide By the way, Nalidixic acid had also be synthesized through hydrolysis of Nalidixate ethyl Moreover, these derivatives were checked antibacterial activity by punch well/cup plate diffusion method

Quinolone là một trong những họ các chất kháng sinh tổng hợp quan trọng có phổ tác dụng rộng trong điều trị nhiễm khuẩn gam âm và gram dương được sử dụng rộng rãi trên thế giới Trong đó, năm 1962 hợp chất quinolone được phát hiện đầu tiên trên thế giới là Nalidixic acid và cũng bắt đầu từ đây đã có rất nhiều các nghiên cứu và báo cáo về tổng hợp các dẫn xuất của hợp chất quinolones với phổ ứng dụng trong kháng khuẩn ngày càng đa dạng và phóng phú hơn Trên cơ sở đó, các nghiên cứu của luận văn tập trung vào tổng hợp một số dẫn xuất của Nalidixic acid cũng như kiểm tra hoạt tính kháng khuẩn của các dẫn xuất tổng hợp được Kết quả của luận văn là đã tổng hợp được 5 dẫn xuất của Nalidixic acid bao gồm Nalidixate Ethyl, Nalidixic acid hydrazide, 1-Ethyl-7-methyl-4-oxo-1,4-dihydro-[1,8]naphthyridine-3-carboxylic acid (4-nitro-benzylidene)-hydrazide, 1-Ethyl-7-methyl-4-oxo-1,4-dihydro-[1,8]naphthyridine-3-carboxylic acid (benzylidene)-hydrazide, 1-Ethyl-7-methyl-4-oxo-1,4-dihydro-[1,8]naphthyridine-

3-carboxylic acid (4-methyl-benzylidene)-hydrazide Đồng thời thực hiện quy trình tổng hợp Nalidixic acid mà từ đó có thểtổng hợp các dẫn xuất khác như một định hướng mới cho các nghiên cứu sau Ngoài ra các dẫn xuất và nalidixic acid còn được kiểm tra hoạt tính kháng khuẩn bằng phương pháp khuếch tán giếng thạch

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi

Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và

chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Nguyễn Thị Diễm Phương

1.2 Cơ chế hoạt động kháng khuẩn: 4

1.3Ứng dụng của Nalidixic acid và một số dẫn xuất: 10

1.4Một số nghiên cứu trong và ngoài nước về các dẫn xuất của Nalidixic acid: 13

CHƯƠNG 2: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 19

2.1 Mục đích nghiên cứu: 19

2.2 Đối tượng nghiên cứu: 19

2.3 Nguyên liệu và thiết bị: 21

2.3.1 Nguyên liệu hóa chất và dung môi: 21

2.3.2 Dụng cụ và thiết bị 23

2.3.2.1 Dụng cụ: 23

2.3.2.2 Thiết bị: 23

2.4 Phương pháp nghiên cứu: 23

2.4.1 Đánh giá hoạt tính kháng khuẩn của dẫn xuất thu được bằng phương pháp khuyếch tán đĩa thạch: 23

2.4.2 Phương pháp sắc ký cột: 24

2.4.3 Phương pháp sắc kí bản mỏng: 25

2.4.4 Phương pháp đo phổ NMR: 26

2.4.5 Phổ khối MS 26

CHƯƠNG 3 THỰC NGHIỆM 27

3.1 Tổng hợp Nalidixate ethyl và Nalidixic acid: 27

3.2 Tổng hợp một số dẫn xuất của Nalidixic acid hydrazide: 29

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 31

4.2 Tổng hợp một số dẫn xuất của Nalidixic acid hydrazide: 39

4.2.1 Tổng hợp Nalidixic Ethyl từ Nalidixic acid: 39

4.2.2 Thí nghiệm tổng hợp Nalidixic acid hydrazide: 40

4.2.3 Tổng hợp carboxylic acid (4-nitro-benzylidene)-hydrazide (dẫn xuất của Nalidixic axit hydrazide) 41

4.2.4 Tổng hợp carboxylic acid (benzylidene)-hydrazide 43

4.2.5 Tổng hợp carboxylic acid (4-methyl-benzylidene)-hydrazide 45

1-Ethyl-7-methyl-4-oxo-1,4-dihydro-[1,8]naphthyridine-3-4.3 Phản ứng tạo dẫn xuất giữa Nalidixic acid và Carbonyldiimidazole 47

4.4 Khảo sát hoạt tính kháng khuẩn của Nalidixic acid và dẫn xuất: 49

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ MỘT SỐ HƯỚNG MỞ CỦA ĐỀ TÀI 55

TÀI LIỆU THAM KHẢO 57

PHỤ LỤC 60

HÌNH

Hình 1.1: Cấu trúc chung của hợp chất dạng 4 – quinolone 2

Hình 1.2: Cấu trúc của Nalidixic acid 2

Hình 1.3: Các giai đoạn phát triển của hợp chất họ Quinolines 3

Hình 1.4: Cơ chế kháng khuẩn của hợp chất quinolone theo giả thiết một 4

Hình 1.5: Cơ chế kháng khuẩn của hợp chất quinolone theo giả thiết hai 5

Hình 1.6: Mối quan hệ cấu trúc và hoạt tính kháng khuẩn của hợp chất quinolones 5

Hình 1.7: Dẫn xuất mới dạng 1,2,4-triazole của Nalidixic acid 13

Hình 1.8: Quy trình tổng hợp dẫn xuất 1,2,4 – Triazole của Nalidixic acid 16

Hình 1.9: Quy trình tổng hợp dẫn xuất của Nalidixic acid hydrazide 16

Hình 1.10: Quy trình tổng hợp dẫn xuất dạng tricyclic của Nalidixic acid 16

Hình 2.1: Quy trình thực hiện sắc ký cột 25

Hình 2.2: Phương pháp tính Rf 26

Hình 3.1: Tổng hợp Nalidixate ethyl và Nalidixic acid 27

Hình 3.2: Tổng hợp dẫn xuất của Nalidixic acid hydrazide 29

Hình 4.1: TLC kiểm tra phản ứng giữa 2-Aminopicoline và Diethyl ethoxymethylenemalonate sau 90 phút 31

Hình 4.2: Hệ thống phản ứng và kết quả TLC sau 4h phản ứng đóng vòng của Diethyl (6-methyl-2-pyridyl)aminoethylenemalonate 33

Hình 4.3: Hệ thống phản ứng và kết quả TLC sau 4h phản ứng alkyl hóa của Ethyl 4-hydroxy-7-methyl-1,8-naphthyridine-3-carboxylate 35

Hình 4.4: TLC phản ứng thủy phân Nalidixate ethyl sau 1h phản ứng 37

Hình 4.5: TLC phản ứng tổng hợp Nalidixate ethyl từ Nalidixic acid sau 5h phản ứng 39

Hình 4.6: TLC phản ứng tạo thành Nalidixic acid hydrazide 40

Hình 4.7: TLC sau 24h phản ứng kết thúc 42

Hình 4.8: TLC thể hiện phản ứng kết thức, và TLC kiểm tra sản phẩm sau khi đã tinh chế 44 Hình 4.9: TLC sau 24h phản ứng 46 Hình 4.10: TLC sau 45 phút phản ứng giữa Nalidixic acid và carbonyldiimidazole 48 Hình 4.11: Kết quả đối kháng của mẫu thử với khuẩn S.aureus 51 Hình 4.12: Kết quả đối kháng của mẫu thử với khuẩn E Coli 52

BẢNG

Bảng 2.1 Hóa chất dùng trong quá trình nghiên cứu tổng hợp 21 Bảng 2.2 Dung môi cần dùng trong quá trình tổng hợp, tinh chế và sắc ký 22 Bảng 4.1 Kết quả kháng khuẩn của Nalidixic axit và các dẫn xuất thu được 51

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT

Et EtI

Ethyl Ethane Iodide

AcOEt

Hexane Ethyl Acetate

LÝ LỊCH TRÍCH NGANG

Họ và tên: NGUYỄN THỊ DIỄM PHƯƠNG

Ngày, tháng, năm sinh: 12/05/1987 Nơi sinh: Huế

Địa chỉ liên lạc: Lô K301, chung cư Bầu Cát 2, Phường 10, Q Tân Bình, Tp.HCM

QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO:

- Từ 2005 đến 2010: ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – 268 Lý Thường Kiệt, Q 10, TP HCM

MỞ ĐẦU

Quinolone là một trong những họ các chất kháng sinh tổng hợp có phổ tác dụng rộng trong điều trị nhiễm khuẩn gam âm và gram dương đóng vai trò quan trọng và được sử dụng rộng rãi trên thế giới Năm 1962 hợp chất quinolone đầu tiên được phát hiện trên thế giới là Nalidixic acid và cũng bắt đầu từ đây dựa vào mối quan hệ giữa cấu trúc với hoạt tính khánh khuẩn của hợp chất quinolone có rất nhiều các nghiên cứu và báo cáo về tổng hợp các dẫn xuất của hợp chất quinolones với phổ ứng dụng trong kháng khuẩn ngày càng đa dạng và phóng phú hơn [1, 2, 3] Hoạt tính kháng khuẩn của các hợp chất quinolone đóng vai trò vô cùng quan trọng trong lĩnh vực hóa dược, đó cũng chính là động lực và lý do để tiến hành thực hiện luận văn “Nghiên cứu tổng hợp các dẫn xuất của Nalidixic acid” với mục tiêu nghiên cứu của đề tài bao gồm:

- Nghiên cứu và thực hiện quy trình tổng hợp Nalidixic acid - Nghiên cứu và thực hiện quy trình tổng hợp một số dẫn xuất của Nalidixic

acid bao gồm Nalidixate ethyl, Nalidixic acid hydrazide, oxo-1,4-dihydro-[1,8]naphthyridine-3-carboxylic acid (4-nitro-benzylidene)-hydrazide, 1-Ethyl-7-methyl-4-oxo-1,4-dihydro [1,8]naphthyridine-3-carboxylic acid (benzylidene)-hydrazide, 1-Ethyl-7-methyl-4-oxo-1,4-dihydro-[1,8]naphthyridine-3-carboxylic acid (4-methyl-benzylidene)-hydrazide

1-Ethyl-7-methyl-4 Kiểm tra hoạt tính kháng khuẩn của các dẫn xuất tổng hợp được

 

 

1.1 H

Qtrong k1.1

X = N,

tổng hợtrung đđồng ngNalidixchế quákhuẩn h

Hợp chất qu

Quinolone [4kháng khuẩn

CH hay

C-Hình

Trong đó tợp đầu tiênđường tiết nghiệp một cxic acid nhưá trình tự lắhiệu quả

C

uinolone:

4,5] được đn Cấu trúc

-R8

1.1: Cấu tr

thế hệ đầu n vào năm niệu ở người

cách hết sứcư hình 1.2

ắp ráp và tự

CHƯƠNG

định nghĩa lc chung của

rúc chung c

tiên của cá1962 và ứni[6] Nalidic tình cờ kh

Hợp chất qự nhân đôi

1:TỔNG Q

à họ các loạa hợp chất

của hợp ch

ác hợp chấng dụng troxic acid đưhi đang tổngquinolones ccủa DNA t

QUAN

ại thuốc khquinolone đ

hất dạng 4 –

ất quinoloneong điều chược phát hiệg hợp chlorcó vai trò qtrong tế bá

áng sinh tổđược thể hi

–quinolone

e là nalidixhế thuốc trị ện bởi Georg

roquine với quan trọng to vi khuẩn

ng hợp dùniện như hìn

e

xic acidđượbệnh nhiễmge Lesher v

cấu trúc củtrong việc ứ, giúp khán

ng nh

ợc m và ủa ức ng

Với hoạt tính kháng khuẩn và có phổ kháng khuẩn rộng, Nalidixic acid và các hợp chất quinolone thu hút nhiềunghiên cứu tổng hợp các dẫn xuất của quinolonevà ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực dược phẩm Theo thời gian các giai đoạn phát triển của hợp chất Quinolone được đánh dấu bằng các dẫn xuất quan trọng như hình 1.3

Hình 1.3: Các giai đoạn phát triển của hợp chất họ Quinolones

Thế hệ đầu tiên ngoài Nalidixic axit còn có một số hợp chất quinolones khác như cinoxacin (1), oxolixic axit (2)…các hợp chất này thường chỉ ức chế được AND gyrase nên chỉ có tác dụng với vi khuẩn gam (-) đường tiết niệu và đường tiêu hóa [6]

Xuất phát từ sự ra đời của Nalidixic acidngày càng có nhiều nghiên cứu tổng hợp các dẫn xuất của nalidixic acid cũng như của quinolines với một số cải tiến trong cấu trúc giúp tăng cường đặc tính kháng khuẩn và giảm tác dụng phụ lên cơ thể

Do đó mục tiêu của đề tài nghiên cứu luân văn là tổng hợp Nalidixit acid và một số dẫn xuất của nó cũng như khảo sát khả năng kháng khuẩn của các dẫn xuất tổng hợp được

1.2 Cơ chế hoạt động kháng khuẩn:

Các hợp chất dạng quinolones có khả năng ức chế quá trình tổng hợp DNA của vi khuẩn bằng cách thúc đẩy sự phân tách của DNA ra khỏi phức hợp của DNA với enzyme DNA gyrase hay IV topoisomerase (enzyme mở vòng xoắn của DNA) khiến vi khuẩn bị triệt tiêu[7, 8, 9] Thông thường sẽ theo quy tắc chung là quinolone tác động lên DNA gyrase đối với các vi khuẩn gam âm và ức chế DNA IV topoisomerase đối với khuẩn gam dương[8] Cấu trúc phức giữa quinolones với enzyme và DNA hiện nay vẫn chưa được xác định nhưng có một số giả thiết được đề xuất

Giả thiết đầu tiên là các phân tử 4-quinolone tạo ra cặp liên kết cộng hóa trị với DNA và enzyme DNA gyrase hay DNA IV topoisomerase như hinh 1.4

 

Hình 1.4: Cơ chế kháng khuẩn của hợp chất quinolones theo giả thiết một

Giả thiết thứ hai là tính chất ái nhân của hợp chất quinolone với ion kim loại đóng vai trò quan trọng và là điều kiện kiên quyết cho tính chất kháng khuẩn của quinolones như hình 1.5 Hợp chất quinolone liên kết với phức của enzyme DNA

Hình 1.5: Cơ chế kháng khuẩn của hợp chất quinolones theo giả thiết hai

Đặc điểm cấu trúc chung nhất cho hợp chất quinolones có hoạt tính kháng khuẩn là vòng dạng 4 – quinolones có nhóm carboxylic acid ở vị trí thứ 3 như hình 1.6

Hình 1.6: Mối quan hệ cấu trúc và hoạt tính kháng khuẩn của hợp chất

quinolones

Trong đó: R1 = Ethyl, cyclopropyl, vòng thơm có nhóm thế halogen… R2 = H, -SMe hoặc R1 và R2 có thể kết hợp để tạo thành vòng R5 = H, -NH2, -OMe

X = N, CH, CF, C-OMe, hoặc X và R1 có thể kết hợp để tạo thành dạng vòng Z = Nhóm gắn với vòng cycloalkylamine

Các hợp chất quinolones có hoạt tính kháng khuẩn này luôn có cấu trúc dạng vòng đôi với một nhóm thế ở vị trí N1 và hầu hết các hợp chất hiện tại có nguyên tử F ở vị trí 6 và nhóm thế có N ở vị trí C7 Ngoài ra nhóm carboxylic ở vi trí 3 và 4 đóng vai trò tạo liên kết hydro với emzyme DNA gyrase và DMA topoismerasenhằm ức chế quá trình tự nhân đôi DNA của vi khuẩn[11] Do đó các vị trí còn lại 1, 2, 5, 6, 7, 8 đóng vai trò quan trọng ảnh hưởng đến hoạt tính kháng khuẩn của hợp chất quinolones Hoạt tính kháng khuẩn của hợp chất quinolone sẽ phụ thuộc vào các nhóm thế ở các vị trí 1, 2, 5, 6, 7, 8 vàsắp xếp không gian giữa các nhóm thế. 

Các nhóm thế ở từng vị trí đóng vai trò quan trọng và ảnh hưởng khác nhau đến hoạt tính sinh học của hợp chất quinolones:

Vị trí 1: Hoạt tính kháng khuẩn của các hợp chất quinolones chịu ảnh hưởng lớn bởi số lượng và sự sắp xếp không gian của các nhóm thế với nitơ Điều này đã được khảo sát và chứng minh thông qua kết quả nghiên cứu của giáo sư Suzue và cộng sự của ông[12] Nhóm nghiên cứu cũng rút ra nhận xét nhóm thế đem lại hiệu quả kháng khuẩn tốt là nhóm cycloprolyl, ethyl, t butyl kết hợp với flo như

Fleroxacin(3), phenyl có flo (4) Ngoài ra một số hợp chất quinolone có N1 gắn với

nhóm aryl như Danofloxacin (5) hay một số cấu trúc khác có vị trí 1 và 8 tạo thành vòng như ofloxacin(6), levofloxacin(7), pazufloxacin…

Fleroxacin

Temafloxacin

6 Ofloxacin

7Levofloxacin

Ví trí 2: Một số nghiên cứu về mối quan hệ giữa hoạt tính kháng khuẩn của quinolones với C-2 cho thấy hoạt tính kháng sẽ giảm khi có nhóm thế ở vị trí C-2 như methyl, hydroxyl hay methylthio Nguyên nhân để giải thích cho kết luận này là do vị trí C-2 gần với vị trí 3, 4 nơi tạo liên kết với enzyme của DNA [13]

Vị trí 5: Một số nhóm thế như halogen, nitro, amino, hydroxyl và alkyl ở vị trí C-5 được cho là làm giảm hoạt tính kháng khuẩn của hợp chất quinolones Tuy nhiên, trong trường hợp nhóm thế ở vị trí C-5 là amino và quinolone có diflo ở vị trí 6 & 8 đồng thời N-1 với nhóm thế là cyclopropyl thể hiện khả năng kháng khuẩn tốt với khuẩn gam dương Do đó nhóm thế ở vị trí C-5 được cho là có tính quyết định đến khả năng kháng khuẩn gam dương Bên cạnh đó ảnh hưởng của nhóm amino ở vị

trí C-5 còn phụ thuộc vào nhóm thế ở vị trí N-1 và C-8 như sparfloxacin(8) hay PD 124816(9) Ngoài ra, hợp chất quinolones với nhóm thế là methyl ở vị trí C-5 cho thấy tăng hoạt tính kháng khuẩn[14] như grepafloxacin(10)

Danofloxacin

8 Sparfloxacin9 PD 124816

10 grepafloxacin

Vị trí 6:Vị trí C-6 ngoài nhóm thế là flo cũng có khá nhiều các nhóm thế khác được giới thiệu và nghiên cứu, tuy nhiên các hợp chất quinolones này thường có hoạt tính kém hơn so với nhóm thế flo Tuy nhiên vẫn có một số hợp chất quinolones có hoạt tính kháng khuẩn tốt hơn so với hợp chất có flo ở vị trí C-6 như garenoxacin

(11) có hoạt tính kháng khuẩn với các khuẩn gam (+) cao hơn so với moxifloxacin(12)[15] Bên cạnh đó, thời gian gần đây cũng có một số nghiên cứu

mới về hợp chất quinolones với nhóm thế NO2 ở vị trí C-6 thể hiện hoạt tính kháng khuẩn tốt đối với khuẩn họ Streptococcus và Staphylococcus[16]

11 Garenoxacin12 moxifloxacin

Vị trí 7: Nhóm thế ở vị trí C-7 đóng vai trò quan trọng đối với hoạt tính kháng khuẩn của hợp chất quinolones như dãy phổ kháng khuẩn, hoạt tính sinh học…Trong đó nhóm thế ở vị trí C-7 chứa vòng thơm được tìm thấy có khả năng làm tăng hoạt tính kháng khuẩn của quinolones Đặc biệt các nhóm cycloamino vòng 5 hoặc 6 cạnh (vòng pyrrolidine hay piperazine) là nhóm thế thông dụng nhất được sử dụng ở vị trí C-7 Nhóm thế piperazine được sử dụng trong khá nhiều hợp chất như

norfloxacin(14),levofloxacin(15)thường thể hiện khả năng kháng khuẩn gam (-) [17,

18] Ngoài ra, nhóm thế Pyrrolidine (vòng 5 cạnh) được tìm thấy có hoạt tính kháng

khuẩn với khuẩn gam (+) như hợp chất Gemifloxacin (13)

13 Gemifloxacin14 Norfloxacin

5 Levofloxacin

Vị trí 8: Nhóm thế ở vị trí C-8 có xu hướng ảnh hưởng đến hoạt tính kháng khuẩn liên quan đến nha khoa và thường có phổ kháng khuẩn rộng[19, 20] Trong đó một số nhóm thế như fluoro, Chloro, methyl và methoxy giúp tăng cường hoạt tính kháng khuẩn đặc biệt với khuẩn gam (+) và một số nhóm thế khác lại làm giảm hoạt tính kháng khuẩn [21]

1.3 Ứng dụng của Nalidixic acid và một số dẫn xuất:

Sự ra đời của Nalidixic acid với những ứng dụng quan trọng trong lĩnh vực dượcphẩm được xem như là họ các chất kháng sinh tổng hợp quan trọng dùng trong kháng khuẩn Nalidixic acid[22] đã từng được sử dụng trong điều trị bệnh nhiễm trùng đường tiết niệu do một số loại vi khuẩn như Escherichia coli, Proteus, Shigella, Enterobacter, Staphylococcus, Pseudomonas,Klebsiella gây ra Hoạt tính kháng khuẩn của Nalidixic acid là nhờ có khả năng ngăn chặn sự phát triển và ức chế các hoạt động tự nhân đôi của DNA trong vi khuẩn Với sự phát triển không ngừng của y học và lĩnh vực tổng hợp hóa dược ngày càng ra đời nhiều dạng dẫn xuất của Nalidixic acid có khả năng ức chế sự hoạt động rất đa dạng các chủng loại vi khuẩn gây bệnh

Những nghiên cứu về tổng hợp các dẫn xuất của Nalidixic acid ngày càng thu hút nhiều sự quan tâm,có khá nhiều báo cáo trên thế giới nghiên cứu nalidixic acid và dẫn xuất của nó Trong đó một số dẫn xuất hiện đang được sử dụng rất rộng rãi như

Moxifloxacin(16) thuộc thế hệ thứ tư của nhóm quinolones thường dùng trong điều

trị bệnh liên quan đến răng miệng hay xuất hiện trong một số thuốc nhỏ mắt để điều trị viêm giác mạc (bệnh đau mắt đỏ)

Tacid thtổng hợphổi nhdương pyogenoxytoca

Bnalidixđến đườvi khuẩpneumovàPseuaureus,faecalisthuốc ởthuốc k

Tương tự Mhuộc nhóm

ợp thuốc khhẹ đến trun

như Strenes và khuẩa, Legionel

Bên cạnh đóic axit họ qờng hô hấpẩn thuộc groniae, Legiudomonas a, Streptococs, and Strepở dạng uốnkháng sinh s

Moxifloxaciquinolone háng sinh đng bình Geeptococcus ẩn gram âm

lla pneumop

ó hợp chất Cquinolone, tp, đường tiếram âm nhionella pnaeruginosa h

ccu pneptococcus png hay dạngsử dụng cip

in, hợp chấcó phổ kháđiều trị một

mifloxacinpneumoni Moraxellaphila, Prote

Ciprofloxacthường đượết niệu, tiêu hư Eschericneumophilahay với mộ

umoniae, Spyogenesdạg tiêm tĩnh

profloxacin(7 Gem

ất Gemifloxáng khuẩn t số bệnh n

(17) có kh

iae, Staphya catarrhaliseus vulgaris

cin thuộc thợc ứng dụnghóa và nhichia coli, Ha, Moraxellaột số khuẩnStaphylococạng dẫn xuấ

đều được

(18) mifloxacin

xacin một drộng thườnnhư viêm phả năng khá

ylococcus s, Acinetob

hế hệ thứ 2 g trong điềuiễm trùng ổHaemophilus

a catarrhangram dươnccus epiất này có th

Trên thị trư

dẫn xuất củng được áp

hế quản cấáng một số aureus, Sacter lwoffi

của nhóm u trị các bệổ bụng bao g

s influenzaalis, Proteung như Staidermidis, E

hể dùng troường có kh

ủa Nalidixip dụng tronấp tính, viêm

khuẩn gramtreptococcufii, Klebsiell

các dẫn xuấnh liên quagồm các loạae, Klebsiell

s mirabilaphylococcuEnterococcuong điều chhá nhiều loạ

ic ng m m us la

ất an ại la is us us hế ại

Tđược sửtiêu hópneumomột mìviêm ph

Ndụng lâthông qVoreloxung thư

Tương tựLeử dụng rộngóa, nhiễm troniae và Mình hoặc khổi, nhiễm

Ngoài ra mộâm sàng troqua tác độn

xin (20) đư

ư máu

evofloxacing rãi trong đrùng do mộMycoplasma

ết hợp với trùng đườn

ột số dẫn xong điều trng ức chế sựược ứng dụn

1

n cũng là mđiều chế thuột số vi khua pneumonia

thuốc khánng tiểu…

xuất của hợị bệnh ungự phát triểnng rộng rải t

18 cip

19 Le

một trong cuốc kháng k

uẩn gây bệa Dẫn xuấtng khuẩn k

ợp chất nalig thư ngăn

n của enzymtrong tổng h

profloxacin

evofloxacin

các dẫn xuấkhuẩn chữaệnh điển hìt Levofloxakhác để điề

idixic acidchặn sự phme Topoisohợp thuốc k

n

n

ất của nhóma bệnh về đư

nh như Ch

acin(19) có

ều trị một s

được tổng hát triển củaomerase II n

kháng sinh

m quinolonường hô hấphlamydophil

thể sử dụnsố bệnh nh

hợp và ứna các khối như dẫn xuấ

điều trị bện

ne p, la ng hư

ng u ất nh

 

 

1.4 Một số nghiên cứu trong và ngoài nước về các dẫn xuất của Nalidixic acid:

Hiện nay cùng với sự phát triển không ngừng của lĩnh vực hóa dược, hợp chất Nalidixic acid và các dẫn xuất càng nhận được nhiều sự quan tâm của các nhóm nghiên cứu trên thế giới Mỗi dẫn xuất được tổng hợp với cấu trúc có điều chỉnh để có những đặc tính phù hợp cho một mục đích kháng khuẩn thích hợp nhất

Điển hình là một số báo cáo về tổng hợp các dẫn xuất của Nalidixic acidtrong nghiên cứu của giáo sư Samia G Abdelmoty1 và Helal F Heta năm 2009[23] đã tổng hợp một số dẫn xuất của Nalidixic acidvới cấu trúc có gắn nhóm 1,2,4 – triazole ở vị trí số 3 gần nguyên tử oxi như hình 1.7

Hình 1.7: Dẫn xuất mới dạng 1,2,4-triazole của Nalidixic acid

Các dẫn xuất này sau khi tổng hợp được kiểm tra hoạt tính kháng khuẩn bằng phương pháp khuyếch tán giếng thạch và sử dụng Ampicillin như kháng sinh tham khảo để so sánh Dung môi sử dụng trong quá trình test để hòa tan các dẫn xuấtlà

20 Voreloxin

DMSO Theo kết quả cho thấy các dẫn xuất 1, 2, 4 – triazole đều có khả năng kháng khuẩn tốt nhưđối vớikhuẩn gram dương làStaphylococcus aureus (MRSA) và Bacillus cereus hay khuẩn gram âm là Escherichia coli và Klebsiella pneumomiae Trong đó dẫn xuất với nhóm thế R = H, p-Br, p-Cl và R1 = C2H5, CH2CH=CH2, CH2C6H5 có hoạt tính kháng khuẩn mạnh nhất Đối với dẫn xuất có nhóm benzyldiene và được gắn thêm nhóm thế methoxy (R = OCH3) không ảnh hưởng đến khả năng kháng khuẩn so với trường hợp nhóm R = H hay nhóm halogen Riêng trường hợp nhóm thế R = CH3 thì kết quả là làm giảm khả năng kháng khuẩn

Đối với các dẫn xuất có nhóm thế alkyl gắn với S kết quả khảo sát hoạt tính kháng khuẩn cho thấy nhóm thế R1 = CH3 sẽ làm giảm hoạt tính kháng khuẩn và với R1 = n-propyl hoạt tính kháng khuẩn tăng nhẹ so với ampicillin Trong khi đó đối với R1 = C2H5, benzyl lại thể hiện khả năng kháng khuẩn tăng hơn rất nhiều so với amipicilin và hợp chất có khả năng kháng khuẩn tốt nhất là dẫn xuất với nhóm thế R1= C2H5

Ngoài ra các dẫn xuất 1, 2, 4 – Triazole còn được tiến hành khảo sát hoạt tính kháng nấm, kết quả cho thấy toàn bộ các dẫn xuất tổng hợp được không có hoạt tính kháng một số nấm như C albicans, F oxysporium, P chrysogenum và A terreus Đối với nấm Trichophyton Rubrum, chỉ có dẫn xuất với nhóm thế R = o-OCH3 có khả năng kháng nấm và một số dẫn xuất với nhóm thế R = H, o-OCH3, p-OCH3 hay R1 = C2H5 có hoạt tính kháng nấm Microsporum gypseum Các kết quả khảo sát này khá phù hợp với các nghiên cứu đã được báo cáo trước cũng cho thấy Nalidixic acid và dẫn xuất của nó thường không có hoạt tính kháng nấm hoặc có nhưng hoạt tính kém Quy trình tổng hợp các dẫn xuất Nalidixic acid gắng nhóm 1, 2, 4 – Triazole ở vị trí 3 như hình 1.8

Hình 1.8: Quy trình tổng hợp các dẫn xuất 1, 2, 4 – Triazole của Nalidixic

acid

Trong đó tác chất và điều kiện phản ứng như sau: (i) ClCOOCH2CH3, Triethylamine, CHCl3, 5-10°C; (ii) CH3OH; (iii) N2H4.H2O 80%, CH3OH, reflux, 6 h; (iv) CS2, KOH, EtOH, 24°C, 20 h; (v) N2H4.H2O 97%, reflux, 2 h; (vi) benzaldehydes với nhóm thế tương ứng R = H, p-Br, p-Cl, o-OCH3, EtOH, reflux, 20 h; (vii) alkyl hoặc aryl halogen tương ứng R1 = CH3, CH2H5, C3H7, CH2-CH=CH2, 10% NaOH, EtOH, reflux, 15 h

Bên cạnh đó nhóm nghiên cứu của giáo sư Suvarna G Kini và cộng sự Gaurav Grover[24] thuộc trường đại học Manipal, Ấn Độ đã tổng hợp thành công 4 loại dẫn xuất khác của Nalidixic acid có khả năng kháng khuẩn rất tốt được ứng dụng khá rộng rãi trong lĩnh vực dược phẩm

Các dẫn xuất được tổng hợp đó là nalidixic acid hydrazide (Ga(NAH), methyl-3,1-quinazol-4-one (Gb(QN), 6-Iodo-2-methyl-3,1-quinazol-4-one (Gc(IQN), 6-Nitro-2-methyl-3,1-quinazol-4-one (Gd(NiQNA) Trong đó các dẫn xuất Ga (NAH), Gb (QN) và Gd (NiQNA) có khả năng kháng khuẩn A hydrophila cao, Ga (NAH) và Gd (NiQNA) lại có khả năng kháng khuẩn S pyogenes

2-Đồng thời với các kết quả thu được cho thấy hầu hết các dẫn xuất tổng hợp được có hoạt tính kháng khuẩn mạnh hơn so với Nalidixic acid

Trong đó các dẫn xuất được tổng hợp theo quy trình sau:

Gb: X=H Gc: X= I Gd: X=NO2

Ngoài ra, nhóm nghiên cứu của giáo sư Prakash Katakam và cộng sự thuộc bộ môn đào tạo và nghiên cứu hóa dược, trường đại học Raghavendra, Ấn độ[25] đã tổng hợp thành công 5 dẫn xuất của Nalidixic acid với cấu trúc dạng ba vòng ghép lại (tricyclic) có hoạt tính kháng khuẩn với phổ khuẩn rộng, kháng được cả khuẩn gram dương và gram âm Kiểm tra hoạt tính kháng khuẩn của các dẫn xuất tổng hợp được cho thấy dẫn xuất có nhóm hydrazine có khả năng ức chế khuẩn mạnh nhất và đặc biệt là đối với khuẩn gram dương Quy trình tổng hợp các dẫn xuất được trình bày như hình 1.10

Hình 1.10: Quy trình tổng hợp dẫn xuất dạng tricyclic của Nalidixic acid

Dựa vào kết quả của một số các nghiên cứu trên, trong đề tài luân văn sắp tới với định hướng sẽ tập trung hướng đến tổng hơp một số dẫn xuất của Nalidixic acid và đồng thờikiểm tra khả năng kháng khuẩn của các dẫn xuất này

CHƯƠNG 2:NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

2.1 Mục đích nghiên cứu:

Mục đích của đề tài nghiên cứulà tổng hợp một số dẫn xuất của Nalidixic acid và kiểm tra hoạt tính kháng khuẩn của các dẫn xuất tổng hợp được

2.2 Đối tượng nghiên cứu:

Một số dẫn xuất của Nalidixic aciddự kiến tổng hợp trong đề tài như sau:

 

 

 

 

2.3 Nguyên liệu và thiết bị: 2.3.1 Nguyên liệu hóa chất và dung môi:

Nguyên liệu hoá chất chính sử dụng cho quá trình nghiên cứu là các loại hoá chất tổng hợp

Bảng 2.1 Hóa chất dùng trong quá trình nghiên cứu tổng hợp

KLPT

Tiêu chuẩn Nguồn gốc

1 Ethyl Iodide C2H5I Dùng cho tổng hợp Acros 2 Magie Sulfat Mg2SO4 Dùng cho tổng hợp Trung Quốc

40

Dùng cho tổng hợp Trung Quốc

4 Dimethylformamide

(DMF)

C3H7NO Dùng cho tổng hợp Trung Quốc

5 Potassium Carbonate K2CO3 Dùng cho tổng hợp Trung Quốc 6 Hydrazine Hydrate N2H4 Dung cho tổng hợp Sigma-

Aldrich 7 2-Aminopicoline C6H8N2

108.141

Dùng cho tổng hợp

Sigma-Aldrich 8 Diethyl

ethoxymethylenemalonate

C2H5OCH=C(COOC2H5)2

80.007

Dùng cho tổng hợp Trung Quốc

11 Potassium Hydroxid KOH

Tiêu chuẩn Nguồn gốc

1 Diclomethane CH2Cl2 Dùng cho tổng hợp Trung Quốc 2 Diether C4H10O Dùng cho phân tích Trung Quốc 3 Ethyl acetate C4H8O2 Dùng cho phân tích Trung Quốc 4 n-Hexane C6H14 Dùng cho phân tích Trung Quốc 5 Methanol CH4O Dung cho tổng hợp Trung Quốc

cất 7 Etanol C2H5OH Dùng cho tổng hợp Trung Quốc

2.3.2Dụng cụ và thiết bị 2.3.2.1 Dụng cụ:

- Bình cầu 2 cổ có gắn sinh hàn dung tích 100 ml, 250 ml, 500 ml và 1000ml, bình nhỏ giọt nút mài, cốc thủy tinh và ống đong các loại, phễu lọc hút Büchner - Bình triển khai sắc ký CAMAG, bản mỏng Silicagel 60 F254 tráng sẵn (Merck), đèn soi tử ngoại CAMAG hai bước sóng 254 nm và 366 nm

- Máy khuấy từ có bộ phận gia nhiệt điều khiển được tốc độ khuấy và nhiệt độ - Máy cô quay chân không của phòng thí nghiệm ở viện công nghệ hóa học - Cân phân tích

- Tủ lạnh, tủ sấy chân không, tủ hút khí độc - Hệ thống phản ứng trong điều kiện reflux để giữ nhiệt bộ trong hệ phản ứng được ổn định, tránh hiện tượng quá nhiệt

- Một số thiết bị và dụng cụ khác như: máy sấy, Becher 500ml và 50ml, Pipet, nhiệt kế và các dụng cụ cần thiết khác

2.3.2.2 Thiết bị:

- Máy đo phổ cộng hưởng từ hạt nhân Bruker AC 500 MHz (Trường ĐH Khoa Học Tự Nhiên, HCM)

- Máy đo phổ khối MS Bruker (Trường ĐH Khoa Học Tự Nhiên, HCM)

2.4 Phương pháp nghiên cứu: 2.4.1 Đánh giá hoạt tính kháng khuẩn của dẫn xuất thu được bằng phương pháp khuyếch tán đĩa thạch:

(Thực hiện tại bộ môn Vi Sinh, trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên, Tp Hồ Chí Minh)

 

 

 

 

2.4.2Phương pháp phân lập bằng sắc ký cột:

Nguyên tắc:

Phương pháp sắc ký cột dựa vào sự phân bố khác nhau của các chất giữa hai pha động và tĩnh Trong đó chính sự lặp đi lặp lại hiện tượng hấp phụ - phản hấp phụ của các chất khi dòng pha động chuyển động qua pha tĩnh làm nguyên nhân chủ yếu của việc tách sắc ký

Cách tiến hành sắc ký cột như hình 2.1: Dụng cụ:

- Cột sắc ký, gồm 1 ống thủy tinh và 1 cái khóa nhưng không cần vạch chia độ, kích thước lớn hoặc nhỏ tùy yêu cầu sử dụng

- Chất nhồi cột (pha tĩnh, thường dùng silicagel), chất nhồi cột quyết định quá trình sắc ký

- Dung môi: Thông thường chọn dung môi phụ thuộc vào chất nhồi cột

Thực hiện: - Bước 1 là nhồi cột: Sau khi đã chon cột, làm khô và cân silicagel cần dùng,

pha dung môi chạy hệ rồi thì hòa tan silicagel vào dung môi đó - Bước 2 nạp mẫu chất vào cột

- Bước 3: Sau khi hoàn tất việc nạp mẫu lót 1 miếng bông gòn ở bên trên mẫu chất để ổn định hệ rồi tiếp tục châm dung môi vào, từ từ thay đổi độ phân cực của hệ

- Bước 4 là mở khóa: Lúc này cột bắt đầu tách chất, hướng lượng dung môi chảy ra Sau đó đem chấm bản các hủ bi, những hủ có vệt tương tự nhau sẽ được gom lại, đó là 1 chất Tiếp tục như vậy thì cuối cùng ta sẽ tách được các chất mong muốn

Hình 2.1: Quy trình thực hiện sắc ký cột 2.4.3 Phương pháp sắc kí bản mỏng:

Sắc kí bản mỏng được sử dụng để làm cơ sở xác định thời gian phản ứng kết thúc và kiểm tra độ tinh khiết của sản phẩm sau khi tinh chế bằng phương pháp TLC

Điều kiện sắc ký: - Bản mỏng Silicagel 60 F254 tráng sẳn (Merk)

Hệ dung môi: - Sử dụng hệ dung môi là hỗn hợp Hexan – AcOEt - Phát hiện hợp chất trên bản mỏng:

- Soi đèn tử ngoại ở bước sóng 254nm, 366 nm hoặc nhuộm màu bằng hơi Iot

Tính giá trị Rf Rf = ௬௫

Biện giải phổ 1H NMR tham khảo tài liệu [26, 27, 28]

2.4.5 Phổ khối MS

Hầu hết các chất với mảnh ion phân tử đều được ghi trên máy khối phổ Bruker, nguồn ESI với kỹ thuật đưa mẫu trực tiếp trong dung môi CDCl3 và DMSO – d6 tại trường Đại học Khoa học Tự nhiên Tp.HCM