Tổng hợp và thử hoạt tính sinh học của một số dẫn chất 5 aryliden 2 thiohydantoin

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI TRẦN ĐỨC LAI TỔNG HỢP VÀ THỬ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA MỘT SỐ DẪN CHẤT 5-ARYLIDEN-2-THIOHYDANTOIN LUẬN VĂN THẠC SĨ DƯỢC HỌC HÀ NỘI 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI TRẦN ĐỨC LAI TỔNG HỢP VÀ THỬ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA MỘT SỐ DẪN CHẤT 5-ARYLIDEN-2-THIOHYDANTOIN LUẬN VĂN THẠC SĨ DƯỢC HỌC CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ DƯỢC PHẨM VÀ BÀO CHẾ MÃ SỐ: 60720402 Người hướng dẫn khoa học: TS. Vũ Trần Anh PGS. TS. Nguyễn Quang Đạt HÀ NỘI 2014 LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới TS.Vũ Trần Anh và PGS.TS Nguyễn Quang Đạt đã hết lòng hướng dẫn, chỉ bảo, tạo mọi điều kiện thuận lợi và động viên tôi hoàn thành luận văn này. Tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS. Đinh Thanh Hải và toàn thể các thầy cô giáo, kỹ thuật viên của Bộ môn Hóa hữu cơ đã động viên giúp đỡ tôi trong thời gian nghiên cứu tại bộ môn. Tôi cũng xin cảm ơn sự giúp đỡ nhiệt tình của : Ths Đặng Vũ Lương (Phòng NMR- Viện hóa học- Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam), TS Phan Thị Nguyệt Hằng (Viện Dược liệu), TS. Trần Thị Như Hằng (Viện Hóa học các hợp chất thiên nhiên), TS. Nguyễn Thị Sơn (Bộ môn Hóa vật liệu, khoa Hóa, trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội), PGS.TS Lê Mai Hương (Viện Hóa học các hợp chất thiên nhiên-Viện Hàn lâm khoa học Việt Nam) và các thầy cô giáo trong trường, các phòng ban, thư viện - Trường Đại học Dược Hà Nội. Mặc dù đã có nhiều cố gắng nhưng do hạn chế về thời gian, kiến thức cũng như tài liệu tham khảo nên luận văn của tôi không thể tránh khỏi những sai sót, khiếm khuyết trong nội dung và hình thức, tôi rất mong nhận được sự góp ý của các thầy cô để luận văn được hoàn thiện hơn. Cuối cùng, tôi xin cảm ơn gia đình và bạn bè đã luôn giúp đỡ và động viên tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu vừa qua. Hà Nội, ngày tháng năm 2014 Học Viên Trần Đức Lai MỤC LỤC Trang DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ĐẶT VẤN ĐỀ 1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 2 1.1 Tác dụng sinh học của các dẫn chất 2-thiohydantoin 2 1.1.1 Tác dụng ức chế tế bào ung thư 2 1.1.2 Tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm 6 1.1.3 Các tác dụng khác 8 1.2. Các phương pháp tổng hợp 2-thiohydantoin và dẫn chất 9 1.2.1 Phản ứng tổng hợp 2-thiohydantoin 9 1.2.2 Phản ứng tổng hợp dẫn chất 5-aryliden-2-thiohydantoin 11 CHƯƠNG 2. NGUYÊN VẬT LIỆU, TRANG THIẾT BỊ VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 15 2.1 Nguyên vật liệu, hóa chất, dung môi 15 2.2 Thiết bị thí nghiệm 15 2.3 Phương pháp nghiên cứu 16 2.3.1 Phương pháp tổng hợp 2-thiohydantoin, các 5-aryliden-2- thiohydantoin. 16 2.3.2 Phương pháp xác định cấu trúc 16 2.3.3 Phương pháp thử hoạt tính sinh học 16 2.3.3.1 Thử hoạt tính gây độc tế bào ung thư 16 2.3.3.2 Thử tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm 20 CHƯƠNG 3. THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 23 3.1 Tổng hợp hóa học 23 3.1.1 Tổng hợp 2-thiohydantoin 23 3.1.2 Tổng hợp một số dẫn chất 5-aryliden-2-thiohydantoin 25 3.2 Xác định cấu trúc của các chất tổng hợp được 35 3.2.1 Phổ hồng ngoại 35 3.2.2 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 35 3.2.3 Phổ khối lượng 36 3.3 Thử hoạt tính sinh học 36 3.3.1 Thử hoạt tính gây độc tế bào ung thư 36 3.3.2 Thử tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm 37 CHƯƠNG 4. BÀN LUẬN 50 4.1 Về tổng hợp hóa học 50 4.1.1 Về phản ứng tổng hợp 2-thiohydantoin 50 4.1.2 Về phản ứng ngưng tụ tạo 5-aryliden-2-thiohydantoin 51 4.2 Về xác định cấu trúc của các chất tổng hợp được 54 4.2.1 Về phổ hồng ngoại (IR) 55 4.2.2 Về phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1 H-NMR 56 4.2.3 Về xác định đồng phân hình học của dẫn chất 5-aryliden-2- thiohydantoin. 57 4.2.4 Về phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13 C-NMR 58 4.2.5 Về phổ MS 61 4.3 Về hoạt tính sinh học 4.3.1 Về hoạt tính gây độc tế bào ung thư 62 4.3.2 Về tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm 64 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC CÁC PHỤ LỤC PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT 13 C-NMR : Phổ cộng hưởng từ hạt nhân carbon 13 1 H-NMR : Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton A549 : Tế bào ung thư phổi ở người Ac 2 O : Anhydrid acetic AcOH : Acid acetic DMF : Dimethylformamid EGFR : Epidermal growth factor receptor (thụ thể của yếu tố tăng trưởng biểu mô) EtOH : Ethanol ESI : Phương pháp phun mù điện tử Hep-G2 : Tế bào ung thư gan ở người HCT116 : Tế bào ung thư đại tràng ở người HMBC : Phổ tương tác dị hạt nhân qua nhiều liên kết (Heteronuclear Multiple Bond Connectivity) HSQC : Phổ tương tác dị hạt nhân qua một liên kết (Heteronuclear Single-Quantum coherence) IC 50 : Nồng độ ức chế 50% IR : Phổ hồng ngoại MCF7 : Tế bào ung thư biểu mô vú ở người MeOH : Methanol MS : Khốiphổ (Mass spectrometry) PC3 : Tế bào ung thư tuyến tiền liệt DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng Trang 3.1 Kết quả tổng hợp 2-thiohydantoin ( BT) và các dẫn chất 5- aryliden-2-thiohydantoin (I-XIII) 38 3.2 Số liệu phổ 1 H-NMR của A, BM, BT 40 3.3 Số liệu phổ IR của các dẫn chất 5-aryliden-2-thiohydantoin ( I - XIII) 41 3.4 Số liệu phổ 1 H-NMR của các dẫn chất 5-aryliden-2-thiohydantoin (I-XIII) 42 3.5 Số liệu phổ 13 C-NMR của các dẫn chất 5-aryliden-2-thiohydantoin (I-XIII) 43 3.6 Số liệu phổ ESI-MS của các dẫn chất 5-aryliden-2-thiohydantoin (I-XIII). 44 3.7 Kết quả thử hoạt tính gây độc tế bào trên 3 dòng tế bào ung thư thử nghiệm của các chất tổng hợp được (theo phương pháp SRB) 45 3.8 Kết quả xác định giá trị IC 50 (µg/ml) của một số chất tổng hợp được trên 3 dòng tế bào ung thư thử nghiệm của các chất tổng hợp được (theo phương pháp SRB) 46 3.9 Kết quả thử tác dụng của các chất tổng hợp được ở nồng độ 100 µg/ml trên một số dòng tế bào ung thư người (theo phương pháp MTT) 47 3.10 Kết quả xác định giá trị IC 50 (µg/ml) của một số chất tổng hợp được trên một số dòng tế bào (theo phương pháp MTT) 48 3.11 Kết quả thử hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm của các chất tổng hợp được 49 4.1 Các tương tác 1 H- 13 C của chất V 61 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình Trang 4.1 : Phổ HSQC của hợp chất V 59 4.2 : Phổ HMBC của hợp chất V 61 DANH MỤC PHỤ LỤC Phụ lục 1 : Phổ 1 H-NMR của hợp chất A Phụ lục 2 (2.1- 2.2) : Phổ 1 H-NMR của hợp chất B Phụ lục 3 (3.1- 3.6) : Các phổ của hợp chất I Phụ lục 4 (4.1- 4.6) : Các phổ của hợp chất II Phụ lục 5 (5.1- 5.4) : Các phổ của hợp chất III Phụ lục 6 (6.1- 6.4) : Các phổ của hợp chất IV Phụ lục 7 (7.1- 7.6) : Các phổ của hợp chất V Phụ lục 8 (8.1– 8.4) : Các phổ của hợp chất VI Phụ lục 9 (9.1- 9.4) : Các phổ của hợp chất VII Phụ lục 10 (10.1- 10.4) : Các phổ của hợp chất VIII Phụ lục 11 (11.1- 11.4) : Các phổ của hợp chất IX Phụ lục 12 (12.1- 12.4) : Các phổ của hợp chất X Phụ lục 13 (13.1- 13.4) : Các phổ của hợp chất X I Phụ lục 14 (14.1- 14.6) : Các phổ của hợp chất X II Phụ lục 15 (15.1- 15.4) : Các phổ của hợp chất X II I Phụ lục 16 : Phiếu trả lời kết quả thử hoạt tính gây độc tế bào (cytotoxicity assay) Phụ lục 17 : Phiếu trả lời kết quả thử hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định (antimicrobial assay) [...]... Khi lng sn phm: 19,12g cht rn mu cam Hiu sut: 44,0 % Nhit núng chy: 22 9 -23 00C (ti liu [23 ], t o = 23 0 - 23 2o C ; Catalogue C Sigma Aldrich, t o = 22 9 - 23 1o C ) C Rf = 0,68 (TLC, silicagel 60 F 25 4 , h dung mụi CH2Cl2/MeOH (14:1)) 1 H-NMR (50 0 MHz, DMSO-d6), (ppm): xem ph lc 2. 2, bng 3 .2 11, 624 (s;1H;N3-H); 9,813 (d;1H; N1-H); 4,070 (s;2H;H5) 3.1 .2 Tng hp mt s dn cht 5- aryliden- 2- thiohydantion (I-XIII)... sau: EtOH, H2N(CH2)2OH đun hồi l-u ph-ơng pháp A 3' R 2' 1' 4' 5' 6' O CHO + R 4 NH 51 3 2 N H S BT 3' 1' 4' 5' AcOH, AcONa đun hồi l-u O 2' CH 4 NH 5 3 12 N H 6' S I-XIII ph-ơng pháp B R=H; 4'-F; 2' -Cl; 3'-Cl 4'-Cl; (R=H (I); 4'-F (II); 2' -Cl (III); 3'-Cl (IV); 4'-Cl (V) 2' -Br; 3'-Br; 4'-Br; 3'-NO2; 2' -Br (VI); 3'-Br (VII); 4'-Br (VIII); 3'-NO2 (IX); 4'-NO2; 2' -OH; 4'-OH; 4'-OCH3 4'-NO2(X); 2' -OH(XI);... NH S - Hp cht trung gian tỏch amin to thnh hp cht 5- aryliden- 2thiohydantoin 12 H O H C Ar HN NH HO(H2C )2 O NH Ar - 2 HO(CH2)2NH2 C H NH HN S S H2N CH2CH2OH Vi xỳc tỏc natri acetat trong dung mụi acid acetic Phn ng ngng t ca aldehyd thm vi 2- thiohydantoin l phn ng ngng t kiu aldol xy ra theo c ch sau [24 ]: - Giai on cng hp: Nhúm methylen v trớ 5 ca 2- thiohydantoin rt hot ng, nguyờn t H õy d dng tỏch... + H2N CH2CH2OH Ar H C N CH2CH2OH Ar C H - H2O N CH2CH2OH OH H - Xỳc tỏc base (ethanolamin) ly i 1 hydro ca nhúm methylen hot ng ca 2- thiohydantoin to carbanion Anion ny tn cụng vo imin to thnh hp cht trung gian -aminocarbonyl HOH2CH2C NH2 H H HN O O - HO(CH2)2NH3 H N R HN S O CH N HN CH2CH2OH NH H NH S Ar H C HO(H2C )2 N S O + H2O HN NH HN S H Ar O H NH S H Ar - OH HO(H2C )2 H C HN NH O NH S - Hp cht... cyclopenta[b]naphthalen -2- ylmethylen )2- thioxo-imidazolidin-4-on 4 5- (5- bromo-thiophen -2- ylmethylen)-3- O Br S N CH N H N S O morpholin-4-ylmethyl -2- thioxo- imidazolidin-4-on 5 3 O Br 3-acetoxy-6-acetoxymethyl -2- [4- (5- S NH CH N bromo-thiophen -2- ylmethylen) -5- oxo- S 4 ,5- dihydro-1H-imidazol -2- ylsulfanyl]- AcO tetrahydro-pyran-4-yl acetat O OAc OAc 6 O N CH S O S Ph N H AcO 2- {5- [5- oxo-1-phenyl -2- (3,4 ,5- triacetoxy-6-acetoxymethyl-tetrahydroS... gm: - Vi khun Gr(-): Escherichia coli (ATCC 25 9 22 ) Pseudomonas aeruginosa (ATCC 25 9 23 ) - Vi khun Gr(+): Bacillus subtillis (ATCC 27 2 12) Staphylococcus aureus (ATCC 122 22) - Nm si: Aspergillus niger (439) Fusarium oxysporum (M 42) - Nm men: Candida albicans (ATCC 7 754 ) Saccharomyces cerevisiae (SH 20 ) * Tin hnh: - Bc 1: Sng lc s b tỡm cht cú hot tớnh + Chun b vi sinh vt: Mụi trng duy trỡ v bo tn ging:... k trờn virus Herpes typ 1 1 .2 Cỏc phng phỏp tng hp 2- thiohydantoin v dn cht 1 .2. 1 Phn ng tng hp 2- thiohydantoin 1 .2. 1.1 Phn ng ca cỏc -amino acid v thioure Phn ng: O O R S OH NH2 170 -22 00C + H2N NH2 - H2O, NH3 R HN NH S õy l phn ng cho hiu sut cao trong tng hp 2- thiohydantoin [22 ], [36], l s ngng t trc tip gia -amino acid v thioure trong iu kin 170 -22 0oC m khụng cn dung mụi no Phn ng ny ó c thc hin... H-NMR (50 0 MHz, DMSO-d6), (ppm): xem ph lc 1, bng 3 .2 12 ,55 8 (s,1H,N3-H); 4,401 (s,2H,H5), 2, 677 (s,3H,CH3) 3.1.1 .2 Tng hp 2- thiohydantoin (BT) Cụng thc: 24 O H N 3 4 51 2 S N H CTPT: C3H4N2OS, KLPT: 116,14 Tin hnh: 59 ,27 g (0,375mol) cht A c phõn tỏn trong 29 4ml HCl 10% un hi lu trong vũng 1 gi Theo dừi phn ng bng SKLM vi h dung mụi khai trin l CH2Cl2/MeOH (14:1) Kt thỳc phn ng cho than hot vo hn hp phn... dn cht ca 2- thiohydantoin (1a-d), th tỏc dng gõy tng min dch v gõy c t bo Kt qu th nghim cho thy cỏc dn cht tng hp c 1(a-d) cú tỏc dng gõy tng min dch yu, v cú tỏc dng trờn cỏc t bo ung th th nghim O R N S R' N R'' 1 R= CH3, R= C6H5, R= CH3, R= C6H5, R= CH2COOH, R= CH2COOH, R= CH2COOC2H5, R= CH2COOC2H5, 2 R= H R= H R= H R= H (a) (b) (c) (d) Nm 20 10, mt s dn cht ca 2- thiohydantoin (2, 3, 4, 5, 6, 7,... typ 2, bit húa t bo mụ m, bnh Hodgkin, bnh bch cu, ung th vỳ, ung th tin lit tuyn R5 R4 R1 Ar Ar HN R2 O R3 NH S 21 8 Cỏc dn cht th v trớ 5 ca 2- deoxyuridin bi cỏc d vũng 5 cnh ó c nghiờn cu th tỏc dng khỏng virus [14], trong ú cú dn cht 5- (5bromothien -2- yl) -2- deoxyuridin v 5- (5- clorothien -2- yl) -2- deoxyuridin (21 ) cú tỏc dng c ch s nhõn lờn ca virus Herpes typ 1 Tỏc gi El-Barbary [14] ó s dng 5- methylen -2- thiohydantoin . nghiên cứu tổng hợp và thử hoạt tính sinh học của các dẫn chất 2-thiohydantoin là rất cần thiết và có nhiều triển vọng . Để góp phần nghiên cứu về hoá học và hoạt tính sinh học của các dẫn chất. sau: 1. Tổng hợp một số dẫn chất 5-aryliden-2-thiohydantoin. 2. Thử sàng lọc hoạt tính gây độc tế bào trên một số dòng tế bào ung thư và tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm của các chất tổng hợp được BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI TRẦN ĐỨC LAI TỔNG HỢP VÀ THỬ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA MỘT SỐ DẪN CHẤT 5-ARYLIDEN-2-THIOHYDANTOIN