ĐẶT VẤN ĐỀ Dược phẩm là một trong những lĩnh vực quan trọng trong công cuộc chăm sóc sức khỏe cộng đồng. Trong lĩnh vực Dược phẩm, các nhà khoa không ngừng tìm tòi, nghiên cứu để phát hiện ngày càng nhiều loại thuốc mới có hiệu quả trong phòng và điều trị bệnh. Thuốc mới được tìm ra có nhiều nguồn gốc khác nhau, trong đó các thuốc được tạo ra bằng phương pháp tổng hợp và bán tổng hợp đóng vai trò quan trọng. Tổng hợp hóa dược là một chuyên ngành hóa học quan trọng, đã và đang được quan tâm nghiên cứu và phát triển nhằm tạo ra các thuốc có hiệu quả trong công tác phòng và chữa bệnh. Trong lĩnh vực tổng hợp thuốc, để nhanh chóng tạo ra các thuốc mới, các nhà nghiên cứu thường dựa trên cấu trúc của các chất đang được dùng làm thuốc hoặc các chất có hoạt tính sinh học có triển vọng để tạo ra các chất mới dự đoán có tác dụng tốt hơn, ít độc tính hơn và có hiệu quả hơn trong điều trị. Trên thế giới, các nhà khoa học đã quan tâm nghiên cứu về tổng hợp hóa học, tác dụng sinh học và ứng dụng làm thuốc của các dẫn chất 2 thiohydantoin 8, 13, 29, 37… Trong đó nhiều dẫn chất của 2 thiohydantoin có tác dụng chống ung thư, kháng khuẩn, kháng nấm, kháng virus và ức chế aldose reductase,… đáng quan tâm 15, 19, 20, 22, 35. Để góp phần nghiên cứu, tìm kiếm các dẫn chất 2thiohydantoin có tiềm năng về hoạt tính sinh học, chúng tôi thực hiện khóa luận với các mục tiêu sau: 1. Tổng hợp dẫn chất 5(4‟clorobenzyliden)2thiohydantoin và một số dẫn chất base Mannich. 2. Thử hoạt tính gây độc tế bào trên một số dòng tế bào ung thư người của các chất tổng hợp được.
BỘ Y TẾ TRƢỜNG ĐẠI HỌC DƢỢC HÀ NỘI TÔ ÁI AN TỔNG HỢP VÀ THỬ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA 5-(4’-CLOROBENZYLIDEN)- 2-THIOHYDANTOIN VÀ MỘT SỐ DẪN CHẤT BASE MANNICH KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƢỢC SĨ HÀ NỘI - 2014 BỘ Y TẾ TRƢỜNG ĐẠI HỌC DƢỢC HÀ NỘI TÔ ÁI AN TỔNG HỢP VÀ THỬ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA 5-(4’-CLOROBENZYLIDEN)- 2-THIOHYDANTOIN VÀ MỘT SỐ DẪN CHẤT BASE MANNICH KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƢỢC SĨ Ngƣời hƣớng dẫn: 1. TS. Vũ Trần Anh 2. ThS. Hoàng Thu Trang Nơi thực hiện: Bộ môn Hóa hữu cơ 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 Ths. Hoàng Thu Trang, PGS. TS Nguyễn Quang Đạt đã hết lòng chỉ bảo, giúp đỡ và trực tiếp hướng dẫn tôi trong thời gian thực hiện khóa luận này. Tôi cũng xin cảm ơn sự giúp đỡ nhiệt tình của: Ths. Đặng Vũ Lƣơng (Phòng NMR- Viện Hóa học- Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam), TS. Phan Thị Nguyệt Hằng (Viện Dược liệu), TS. Trần Thị Nhƣ 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) và toàn thể các thầy cô giáo, cán bộ kỹ thuật viên của Bộ môn Hóa hữu cơ, các thầy cô giáo trong trường, các phòng ban- 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 khóa luận 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 khóa luận được hoàn thiện hơn. Hà Nội, ngày 14 tháng 5 năm 2014 Sinh viên Tô Ái An MỤC LỤC Trang DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ĐẶT VẤN ĐỀ 1 CHƢƠNG 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 9 1.2. Các phƣơng pháp tổng hợp 2-thiohydantoin và dẫn chất 10 1.2.1 Phản ứng tổng hợp 2-thiohydantoin 10 1.2.2 Phản ứng tổng hợp dẫn chất 5-aryliden-2-thiohydantoin 12 1.2.3 Phản ứng tổng hợp các dẫn chất base Mannich 16 CHƢƠNG 2. NGUYÊN VẬT LIỆU, TRANG THIẾT BỊ VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 18 2.1 Nguyên vật liệu, hóa chất, dung môi 18 2.2 Thiết bị thí nghiệm 19 2.3 Nội dung nghiên cứu 19 2.4 Phƣơng pháp nghiên cứu 19 2.4.1 Phương pháp tổng hợp 2-thiohydantoin, 5-(4‟-clorobenzyliden)- 2-thiohydantoin và dẫn chất base Mannich 20 2.4.2 Phương pháp xác định cấu trúc 20 2.4.3 Phương pháp thử hoạt tính gây độc tế bào ung thư 20 CHƢƠNG 3. THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 23 3.1 Tổng hợp hóa học 23 3.1.1 Tổng hợp 2-thiohydantoin 24 3.1.2 Tổng hợp dẫn chất 5-(4‟-clorobenzyliden)-2-thiohydantoin 26 3.1.3 Tổng hợp một số dẫn chất base Mannich của 5-(4‟- clorobenzyliden)-2-thiohydantoin 28 3.2 Xác định cấu trúc của các chất tổng hợp đƣợc 31 3.2.1 Phổ hồng ngoại 31 3.2.2 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 31 3.2.3 Phổ khối lượng 31 3.3 Thử hoạt tính gây độc tế bào ung thƣ 31 CHƢƠNG 4. BÀN LUẬN 38 4.1 Về tổng hợp hóa học 38 4.1.1 Về phản ứng tổng hợp 2-thiohydantoin 38 4.1.2 Về phản ứng ngưng tụ tạo 5-(4‟-clorobenzyliden)-2- thiohydantoin 39 4.1.3 Về phản ứng Mannich 41 4.2 Về xác định cấu trúc của các chất tổng hợp đƣợc 41 4.2.1 Về phổ hồng ngoại (IR) 41 4.2.2 Về phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1 H-NMR 42 4.2.3 Về xác định đồng phân hình học của dẫn chất 5-(4‟- clorobenzyliden)-2-thiohydantoin và các base Mannich dựa trên phổ 1 H-NMR. 44 4.2.4 Về phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13 C-NMR 45 4.2.5 Về phổ MS 48 4.3 VỀ TÁC DỤNG GÂY ĐỘC TẾ BÀO UNG THƢ 48 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 49 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 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 : Khối phổ (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 của nó (I, Ia-c) 33 3.2 Số liệu phổ 1 H-NMR của A, BM, BT 34 3.3 Số liệu phổ IR và phổ 1 H-NMR của I và các dẫn chất base Mannich (Ia-c) 35 3.4 Số liệu phổ 13 C-NMR của I và các dẫn chất base Mannich (Ia-c) 36 3.5 Số liệu phổ ESI-MS của I và các dẫn chất base Mannich (Ia-c) 37 3.6 Kết quả thử hoạt tính gây độc tế bào trên các dòng tế bào ung thư vú MCF-7, dòng tế bào ung thư gan Hep-G2 và dòng tế bào ung thư tuyến tiền liệt PC3 của các chất tổng hợp được (theo phương pháp SRB) 37 4.1 Các tương tác 1 H- 13 C của chất Ia 46 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình Trang 4.1 : Phổ HSQC của hợp chất Ia 47 4.2 : Phổ HMBC của hợp chất Ia 47 1 ĐẶT VẤN ĐỀ Dược phẩm là một trong những lĩnh vực quan trọng trong công cuộc chăm sóc sức khỏe cộng đồng. Trong lĩnh vực Dược phẩm, các nhà khoa không ngừng tìm tòi, nghiên cứu để phát hiện ngày càng nhiều loại thuốc mới có hiệu quả trong phòng và điều trị bệnh. Thuốc mới được tìm ra có nhiều nguồn gốc khác nhau, trong đó các thuốc được tạo ra bằng phương pháp tổng hợp và bán tổng hợp đóng vai trò quan trọng. Tổng hợp hóa dược là một chuyên ngành hóa học quan trọng, đã và đang được quan tâm nghiên cứu và phát triển nhằm tạo ra các thuốc có hiệu quả trong công tác phòng và chữa bệnh. Trong lĩnh vực tổng hợp thuốc, để nhanh chóng tạo ra các thuốc mới, các nhà nghiên cứu thường dựa trên cấu trúc của các chất đang được dùng làm thuốc hoặc các chất có hoạt tính sinh học có triển vọng để tạo ra các chất mới dự đoán có tác dụng tốt hơn, ít độc tính hơn và có hiệu quả hơn trong điều trị. Trên thế giới, các nhà khoa học đã quan tâm nghiên cứu về tổng hợp hóa học, tác dụng sinh học và ứng dụng làm thuốc của các dẫn chất 2- thiohydantoin [8], [13], [29], [37]… Trong đó nhiều dẫn chất của 2- thiohydantoin có tác dụng chống ung thư, kháng khuẩn, kháng nấm, kháng virus và ức chế aldose reductase,… đáng quan tâm [15], [19], [20], [22], [35]. Để góp phần nghiên cứu, tìm kiếm các dẫn chất 2-thiohydantoin có tiềm năng về hoạt tính sinh học, chúng tôi thực hiện khóa luận với các mục tiêu sau: 1. Tổng hợp dẫn chất 5-(4‟-clorobenzyliden)-2-thiohydantoin và một số dẫn chất base Mannich. 2. Thử hoạt tính gây độc tế bào trên một số dòng tế bào ung thư người của các chất tổng hợp được. [...]... phm: 19,12g cht rn mu cam Hiu sut: 43,99% Nhit núng chy: 22 9 -23 00C (ti liu [22 ], t0C= 23 0 -23 20C; Catalogue Sigma Aldrich, t0C= 22 9 -23 10C) 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 26 11, 624 (s;1H;N3-H); 9,813 (d;1H; N1-H); 4,070 (s;2H;H5) 3.1 .2 Tng hp dn cht 5- (4- clorobenzyliden)- 2- thiohydantion (I) Cụng thc: O 5' Cl 6'... theo s phn ng: S 24 HCHO, O Cl NH CH N H S R2 NH R1 O Cl CH N H EtOH, đun hồi l-u I N N S R1 R2 I(a-c) R1 = N = N (b) = N N N CH3 (c) O (a) R2 R1 N R2 R1 N R2 3.1.1 Tng hp 2- thiohydantoin (BT) Gm 2 giai on: - Tng hp 1-acetyl -2- thiohydantoin (A) - Thy phõn to 2- thiohydantoin (BT) 3.1.1.1 Tng hp 1-acetyl -2- thiohydantoin (A) Cụng thc: O H N 4 3 2 51 S N O CH3 CTPT: C5H6N2O2S, KLPT: 158 ,18 Tin hnh: Cho... + H2N CH2CH2OH Ar H C N Ar CH2CH2OH - H2O C H 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 H N R - HOCH3NH2 O N HN CH2CH2OH NH S HN S H H CH NH HN S Ar O H Ar H C HO(H2C )2 N S O + H2O HN NH S NH H Ar - OH HO(H2C )2 H C HN NH O NH S 14 - Hp cht... (BT) - Tng hp dn cht 5- (4- clorobenzyliden)- 2- thiohydantion (I) bng phn ng ngng t 2- thiohydantoin (BT) vi 4-clorobenzaldehyd theo s phn ng sau: EtOH, H2N(CH2)2OH đun hồi l-u ph-ơng pháp A O Cl O NH CHO + N H BT S Cl AcOH, AcONa đun hồi l-u NH CH N H I ph-ơng pháp B - Tng hp cỏc dn cht base Mannich ca 5- (4- clorobenzyliden)- 2thiohydantion (I) bng phn ng gia 5- (4- clorobenzyliden)- 2- thiohydantion vi aldehyd... thụ bng EtOH/DMF (4: 1) Khi lng sn phm: 1,72g cht rn mu vng Hiu sut: 72, 12% Nhit núng chy: 28 1 -28 20C (ti liu [22 ], t0C= 28 1 -28 20C) Nhn xột: Phng phỏp B cho sn phm tinh khit bng SKLM, im chy trựng vi s liu trong ti liu [22 ], nờn chỳng tụi la chn phng phỏp B lm m ln to nguyờn liu u M ln: Dựng 6,96g (0,060mol) cht BT, 8,43g (0,060mol) 4- clorobenzaldehyd, 22 ,64g (0 ,27 6mol) natri acetat, 132ml acid acetic... hp c rút vo 50 0 ml nc ỏ, lnh trong 4 gi 25 Cht rn mu vng xut hin c lc, ra bng nc lnh 3 ln, mi ln 150 ml Khi lng sn phm: 59 ,27 g Hiu sut: 61,09% Nhit núng chy: 1 72- 1730C (ti liu [22 ], t0C= 1760; ti liu [27 ], t0C=173-1740C) Rf = 0,31 (TLC, silicagel 60 F 25 4 , dung mụi khai trin Hexan/EtOAc (7:3)) (phự hp vi ti liu tham kho [14]) 1 H-NMR (50 0 MHz, DMSO-d6), (ppm): xem ph lc 1, bng 3 .2 12 ,55 8 (s,1H,N3-H);... 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 170 -22 00C S OH + NH2 H2N NH2 - H2O, NH3 R HN NH S õy l phn ng cho hiu sut cao trong tng hp 2- thiohydantoin [21 ], [36], l s ngng t trc tip gia -amino acids v thioure trong iu kin 170 -22 0oC m khụng cn dung mụi no Phn ng ny ó c thc hin... Sy khụ sn phm thụ thu c Kt tinh li sn phm thụ bng EtOH/DMF (17:1) Khi lng sn phm: 1,77g cht rn mu cam Hiu sut: 74 ,21 % Nhit núng chy: 27 4 -2 750 C (ti liu [22 ], t0C= 28 1 -28 20C) Rf = 0, 92 (TLC, silicagel 60 F 25 4 , h dung mụi CH2Cl2 : MeOH (14:1)) 27 Nhn xột: Sn phm cú im chy thp hn ti liu [22 ] v sc ký lp mng cú vt ph - Phng phỏp B: dựng xỳc tỏc natri acetat trong dung mụi acid acetic theo qui trỡnh tỏc... 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 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 [13], 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 [13] ó s dng 5- methylen -2- thiohydantoin. .. 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 pyran -2- ylsulfanyl)-1 ,5- dihydro- AcO OH Acid imidazol-4-ylidenemethyl]-thiophen -2- O OAc ylsulfanyl}-benzoic OAc 7 O Br S 3,4 ,5- triacetoxy-6-[4- (5- bromo-thiophenN . 3-acetoxy-6-acetoxymethyl- 2-[ 4- ( 5- bromo-thiophen-2-ylmethylen) -5 - oxo- 4 , 5- dihydro-1H-imidazol-2-ylsulfanyl ]- tetrahydro-pyran-4-yl acetat O OAc OAc AcO H AcO O OH S S CH N N O S Ph 7 Acid 2- { 5- [ 5- oxo-1-phenyl- 2-( 3,4 , 5- triacetoxy-6-acetoxymethyl-tetrahydro- pyran-2-ylsulfanyl )-1 , 5- dihydro- imidazol-4-ylidenemethyl]-thiophen- 2- ylsulfanyl}-benzoic. 2-[ (3-acetyl -5 - oxo-2-thioxo- imidazolidin-1-ylimino)-methyl ]-4 - bromo-phenyl acetat NH N N Br OH O S 17 COCH 3 5- acetyl- 3-[ ( 5- bromo-2-hydroxy- benzyliden)-amino ]-2 -thioxo- imidazolidin-4-on. Acid 2- [ 5- ( 5- oxo-2-thioxo-imidazolidin- 4-ylidenemethyl)-thiophen-2-ylsulfanyl ]- benzoic S S O CH N H NH O S 4 5- (4-oxo-4H-1,9-dithia- cyclopenta[b]naphthalen-2-ylmethylen )- 2-thioxo-imidazolidin-4-on