Tổng hợp và tác dụng sinh học của một số dẫn chất n alkyl hóa của 5 arylidenrhodanin và 5 arylidenthiazolidin 2,4 dion

BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI NGUYỄN ĐỨC ĐÔNG TỔNG HỢP VÀ TÁC DỤNG SINH HỌC CỦA MỘT SỐ DẪN CHẤT N-ALKYL HÓA CỦA 5-ARYLIDENRHODANIN VÀ 5-ARYLIDENTHIAZOLIDIN-2,4-DION KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ HÀ NỘI - 2013 BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI NGUYỄN ĐỨC ĐÔNG TỔNG HỢP VÀ TÁC DỤNG SINH HỌC CỦA MỘT SỐ DẪN CHẤT N-ALKYL HÓA CỦA 5-ARYLIDENRHODANIN VÀ 5-ARYLIDENTHIAZOLIDIN-2,4-DION KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ Người hướng dẫn: PGS.TS. Đinh Thị Thanh Hải Nơi thực hiện: Bộ môn Hóa hữu cơ HÀ NỘI - 2013 Lời cảm ơn Trước tiên, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc với PGS. TS. Đinh Thị Thanh Hải - Bộ môn Hóa hữu cơ - Trường Đại học Dược Hà Nội đã tận tình hướng dẫn và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình thực hiện khóa luận tốt nghiệp này. Tôi cũng xin chân thành cảm ơn: Các cán bộ Phòng phân tích cấu trúc (Viện Hóa học - Viện Khoa học và Công nghệ quốc gia), Phòng sinh học thực nghiệm (Viện hóa học các hợp chất thiên nhiên - Viện Khoa học và Công nghệ quốc gia), Bộ môn hóa vật liệu - Khoa Hóa - Trường Đại học Khoa học tự nhiên, Khoa Dược lý sinh hóa - Viện Dược liệu và toàn thể các thầy cô, các cán bộ kỹ thuật viên của Bộ môn Hóa hữu cơ, những người đã giúp đỡ để tôi có được những kết quả chính xác, kịp thời trong phạm vi khóa luận này. Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè đã luôn giúp đỡ và động viên tôi trong suốt quá trình học tập cũng như làm khóa luận. Hà Nội, ngày 10 tháng 06 năm 2013 Sinh viên Nguyễn Đức Đông MỤC LỤC Trang LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ SƠ ĐỒ ĐẶT VẤN ĐỀ………………………………………………………………… 1 Chương 1. TỔNG QUAN…………………………………………………… 2 1.1. Tác dụng sinh học của các dẫn chất của thiazolidin-2,4-dion……………2 1.1.1. Tác dụng kháng khuẩn…………………………………………………2 1.1.2. Tác dụng kháng nấm………………………………………………… 5 1.1.3. Tác dụng chống đái tháo đường……………………………………… 7 1.1.4. Tác dụng chống phân bào và kháng tế bào ung thư………………… 7 1.1.5. Các tác dụng khác…………………………………………………… 9 1.2. Tác dụng sinh học của các dẫn chất của rhodanin…………………… 9 1.2.1. Tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm……………………………………9 1.2.2. Tác dụng chống ung thư…………………………………………… 14 1.3. Các phản ứng tổng hợp…………………………………………………16 1.3.1. Khả năng phản ứng của các nhóm trong nhân thiazolidin-2,4-dion và nhân rhodanin 16 1.3.2. Phương pháp tổng hợp 5-arylidenrhodanin và 5-aryliden thiazolidin-2,4-dion 16 1.3.3. Phản ứng N-alkyl hóa các dẫn chất 5-arylidenrhodanin và 5-arylidenthiazolidin-2,4-dion 19 1.4. Tổng quan về vi sóng và ứng dụng của vi sóng trong tổng hợp hữu cơ………………………………….……………….19 Chương 2. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 21 2.1. Nguyên liệu và thiết bị nghiên cứu…………………………………… 21 2.2. Nội dung nghiên cứu………………………………………………… 22 2.3. Phương pháp nghiên cứu……………………………………………… 22 2.3.1. Phương pháp tổng hợp các sản phẩm dự kiến……………………… 22 2.3.2. Phương pháp xác định cấu trúc………………………………….……23 2.3.3. Phương pháp thử tác dụng sinh học………………………….……….23 Chương 3: THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN…………………… 29 3.1. Tổng hợp hóa học………………………………………………….……29 3.1.1. Sơ đồ tổng hợp hóa học………………………………………….……29 3.1.2. Tổng hợp 5-arylidenrhodanin và 5-arylidenthiazolidin-2,4-dion…… 29 3.1.3. Tổng hợp một số dẫn chất N-alkyl hóa của 5-arylidenrhodanin và 5-arylidenthiazolidin-2,4-dion………………………………….…33 3.2. Kiểm tra độ tinh khiết và xác định cấu trúc của các chất tổng hợp được………………………………………………………37 3.2.1. Kiểm tra độ tinh khiết của các chất tổng hợp được………………… 37 3.2.2. Xác định cấu trúc của các chất tổng hợp được………………….…….37 3.3. Thử tác dụng sinh học…………………………………….…………….43 3.3.1. Thử tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm………………………………43 3.3.2. Thử tác dụng kháng tế bào ung thư người……………………………45 3.4. Bàn luận……………………………………………………………… 46 3.4.1. Về tổng hợp hóa học………………………………………………….46 3.4.2. Về xác định cấu trúc của các chất tổng hợp được………………….…46 3.4.3. Về tác dụng sinh học…………………………………….……………50 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ……………………………………….………….52 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT 13 C-NMR : Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13 C 1 H-NMR : Phổ cộng hưởng từ proton NMR : Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (Nuclear Magnetic Resonance) MS : Phổ khối lượng (Mass Spectrometry) IR : Phổ hồng ngoại (Infraed Spectroscopy) KLPT : Khối lượng phân tử CTPT : Công thức phân tử DMF : Dimethylfornamid SKLM : Sắc ký lớp mỏng TMS : Tetramethylsilan VSV : Vi sinh vật Hep-G2 : Tế bào ung thư gan người IC 50 : Nồng độ ức chế 50% (A concentration that inhibits 50% of cell growth) MIC : Nồng độ ức chế tối thiểu (Minimal Inhibitory Concentration) AcOH : Acid acetic AcONa : Natri acetate EtOH : Ethanol VSV : Vi sinh vật T 0 nc : Nhiệt độ nóng chảy MW : Microwave (vi sóng) MeOH : Methanol DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 3.1: Hiệu suất và một số hằng số vật lý của các chất tổng hợp được….36 Bảng 3.2: Tóm tắt kết quả SKLM………………………………………… 37 Bảng 3.3: Số liệu phổ IR của các chất tổng hợp được………………………38 Bảng 3.4: Số liệu phổ khối lượng của các chất tổng hợp được…………… 39 Bảng 3.5: Số liệu phổ cộng hưởng từ proton 1 H-NMR…………… ………40 Bảng 3.6: Số liệu phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13 C-NMR………………… 41 Bảng 3.7: Số liệu phổ 13 C-DEPT…………………………………………….43 Bảng 3.8: Kết quả thử hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm………………….44 Bảng 3.9: Kết quả thử hoạt tính kháng tế bào ung thư người (Ia-IVa)…… 44 Bảng 3.10: Tác dụng của các mẫu thử (Ib-IVb) ở nồng độ 100 g/ml trên một số dòng tế bào ung thư…………………………………… 45 Bảng 3.11: Giá trị IC 50 của các mẫu thử (Ib, IIb)……………………………45 DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ SƠ ĐỒ Trang Hình 3.1: Sơ đồ phân mảnh của chất IIIa……………………………………48 Hình 3.2: Sơ đồ phân mảnh của chất IVa……………………………………49 1 ĐẶT VẤN ĐỀ Hiện nay trên thế giới, với mô hình bệnh tật ngày càng phức tạp, việc nghiên cứu và tổng hợp các thuốc mới trở nên vô cùng cần thiết. Trong đó tổng hợp hóa học là con đường chiếm vị trí rất quan trọng trong ngành công nghiệp Dược phẩm. Các nhà khoa học thường dựa trên những chất đã biết tác dụng dược lý để tạo ra những dẫn chất có tác dụng mạnh hơn và độc tính thấp hơn nhằm đáp ứng nhu cầu thuốc cho điều trị bệnh tật trong thực trạng các loại bệnh xuất hiện ngày càng nhiều và tình trạng kháng thuốc ngày càng cao. Các nhà khoa học đã có nhiều công trình nghiên cứu các dẫn chất của rhodanin (2-thioxo-thiazolidin-4-on) và thiazolidin-2,4-dion cũng như ứng dụng các dẫn chất đó trong thực tế điều trị bệnh. Đây là những chất có tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm và kháng tế bào ung thư ở người… [5-10]; [12-16]; [19]; [21-23]; [29]; [38]; [45-46]. Bên cạnh đó, việc áp dụng kỹ thuật vi sóng trong tổng hợp hữu cơ và tổng hợp thuốc đã và đang được áp dụng rộng rãi do những đặc tính ưu việt của phương pháp này. Với mong muốn góp phần làm phong phú thêm các nghiên cứu về tổng hợp hóa học và tác dụng sinh học của các dẫn chất của rhodanin và thiazolidin-2,4-dion hướng tới ứng dụng trong điều trị, chúng tôi thực hiện đề tài “Tổng hợp và tác dụng sinh học của một số dẫn chất N-alkyl hóa của 5- arylidenrhodanin và 5-arylidenthiazolidin-2,4-dion” với các mục tiêu sau: 1- Tổng hợp một số dẫn chất N-alkyl hóa của 5-aryliden rhodanin và 5-arylidenthiazolidin-2,4-dion sử dụng kỹ thuật vi sóng. 2- Thử tác dụng sinh học (kháng khuẩn, kháng nấm, kháng tế bảo ung thư) của các chất tổng hợp được. 2 n n Chương 1 TỔNG QUAN 1.1. TÁC DỤNG SINH HỌC CỦA CÁC DẪN CHẤT CỦA THIAZOLIDIN -2,4-DION Thiazolidin-2,4-dion và dẫn chất là một trong nhiều dãy hợp chất hữu cơ đã được nghiên cứu hệ thống về mặt hóa học cũng như tác dụng sinh học. Rất nhiều công trình nghiên cứu tổng hợp và thử tác dụng sinh học của các dẫn chất thiazolidin-2,4-dion cho thấy chúng có tác dụng khá phong phú và đa dạng như kháng nấm, kháng khuẩn, kháng lao, chống phân bào, chống đái tháo đường… 1.1.1. Tác dụng kháng khuẩn Đây là tác dụng đáng chú ý của dẫn chất thiazolidin-2,4-dion. Nhiều công trình nghiên cứu cho thấy dãy dẫn chất này có tác dụng kháng khuẩn mạnh. Y. A. Ladnaya và N.M.Turkevich [46] đã tổng hợp một số dãy các dẫn chất này bằng cách ngưng tụ thiazolidin-2,4-dion với 5-nitro-furfural. (n = 0,1) Các chất này có tác dụng mạnh với vi khuẩn đường ruột như Shigella flexneri, Escherichia coli. Tiếp tục nghiên cứu trên, nhà khoa học người Thụy Điển E.B.Akerblom [28] đã tổng hợp và thử tác dụng kháng khuẩn của các dẫn chất thiazolidin-2,4- dion: (n=0,1; R 1 = H, Alkyl; R 2 = O, S) Các chất tổng hợp đều được xác định nồng độ ức chế tối thiểu trên 5 chủng vi khuẩn (bao gồm 2 chủng Gram (+): S. aureus, β-haem streptococcus CH CH CH S N O NO 2 O R 2 R 1 CH CH CH S NH O NO 2 O O [...]... dũng t bo ung 16 th gan vi IC50 = 3,71àg/ml 1.3 CC PHN NG TNG HP 1.3.1 Kh nng phn ng ca cỏc nhúm trong nh n thiazolidin -2,4- dion v nh n rhodanin 1.3.1.1 Kh nng phn ng ca nhúm imid (-NH) Nhúm imid (-NH) trong nh n thiazolidin -2,4- dion v nh n rhodanin cú nguy n t hydro linh ng N d dng b thay th bi cỏc gc alkyl khi cho tỏc dng vi cỏc halogenid hay Me2SO4 Nguy n t hydro linh ng cú th tham gia vo phn ng... aldehyd, dn cht nitrozo v formamidin 1.3.2 Phng phỏp tng hp 5- arylidenrhodanin v 5- aryliden thiazolidin -2,4- dion Cú nhiu phng phỏp tng hp 5- arylidenrhodanin v 5- aryliden thiazolidin -2,4- dion Trong khúa lun ny chỳng tụi xin trỡnh by phng phỏp tng hp bng cỏc ngng t aldehyd thm vi thiazolidin -2,4- dion v rhodanin vỡ phng phỏp ny n gin, d lm; húa cht r tin, d kim * S phn ng: 17 O O N H N H Ar CH O + S... AcOH, AcONa CH S X X= O; S Phn ng xy ra d dng vi xỳc tỏc l natri acetat khan trong acid acetic bng Mt s cụng trỡnh nghi n cu ó thc hin phn ng ny to ra nhiu dn cht 5- arylidenrhodanin [6], [16], [21], [22] v 5- aryliden thiazolidin -2,4- dion [7], [9] Nh n rhodanin v nh n thiazolidin -2,4- dion u cú nhúm methylen hot ng v trớ 5 Phn ng ngng t cỏc aldehyd thm vi rhodanin v thiazolidin -2,4- dion tng t nh vi cỏc... ng Manich õy l tớnh cht quan trng ca nh n thiazolidin -2,4- dion v nh n rhodanin Nhiu cht mi cú tỏc dng sinh hc mnh ó c tng hp da vo tớnh cht c bit ny 1.3.1.2 Kh nng phn ng ca nhúm methylen (>CH2) * Tham gia phn ng th: Cỏc nguy n t hydro trong nhúm methylen (>CH2) rt linh ng n n cú th b thay th bi cỏc nhúm th khỏc nhau * Tham gia phn ng ngng t Nhúm >CH2 cú kh nng tham gia phn ng ngng t vi aldehyd, dn cht... thnh cụng 5- (5- nitro-2-furfuryliden)thiazolidin -2,4- dion v cỏc dn cht base Manich: R1 O N CH2 N R2 NO 2 CH O O S (R1, R2 = Alkyl, Aryl) Kt qu th tỏc dng sinh hc cho thy cỏc cht ny cú tỏc dng khỏng khun, khỏng nm v chng ph n bo tr n mụ thc vt mnh Nm 2003, cụng trỡnh nghi n cu lun n tin s Dc hc ca tỏc gi inh Th Thanh Hi [9] mt ln na khng nh dn cht ca 5- nitro furfural v thiazolidin -2,4- dion cựng cỏc dn... thỏo ng iu c bit l chỳng khụng c vi gan Hin nay nhng cht ny ang c tip tc nghi n cu nhm thu c nhng kt qu tt hn tr n lõm sng 1.2 TC DNG SINH HC CA CC DN CHT CA RHODANIN 1.2.1 Tỏc dng khỏng khun, khỏng nm Nm 1974, nh nghi n cu Thy in Akerblom E.B [21] ó tng hp v th tỏc dng khỏng khun ca cỏc dn cht ngng t ca rhodanin vi cỏc aldehyd cha nhúm 5 - nitrofuran: O O 2N O n = 0, 1 (CH = CH )n C H N R1 S R1 = H, alkyl. .. tng cng khuy trn, tng tip xỳc pha lm tng hiu sut phn ng Vi nhng u im nh ó trỡnh by tr n, trong khúa lun ny chỳng tụi ng dng k thut vi súng tng hp cỏc dn cht N- alkyl húa ca 5arylidenrhodanin v 5- arylidenthiazolidin- 2,4- dion 21 Chng 2 I TNG NGHI N CU V PHNG PHP NGHI N CU 2.1 NGUY N LIU V THIT B NGHI N CU 2.1.1 Nguy n liu Húa cht s dng trong thc nghim l cỏc húa cht thớ nghim thụng thng, bao gm mt s... S; R: Alkyl, arakyl; HX' X X = Cl, F, Br, I * C ch Phn ng N- alkyl húa cỏc dn cht 5- arylidenrhodanin v 5- aryldien thiazolidin -2,4- dion din ra theo c ch th ỏi nh n SN2 vi tỏc nh n alkyl húa [1] Trong khúa lun ny chỳng tụi s dng tỏc nh n phn ng l benzylclorid 1.4 Tng quan v vi súng v ng dng k thut vi súng trong tng hp hu c Vi súng (micro-onde, microwave) l súng cc ngn hay c n gi l súng siờu tng, súng UHF... Tỏc dng chng ung th Thi gian gn õy, ngoi tỏc dng khỏng khun, khỏng nm, cỏc dn cht ca rhodanin c n c bit n vi tỏc dng chng ung th Tr n th gii ngy cng cú nhiu cụng trỡnh nghi n cu v vn ny Nm 2004, Al-Shamma Hussien, Pafahl Magnus [23] ó tng hp cỏc dn cht 5- benzylidenrhodanin: O Ar S R1 R2 N S 15 Kt qu nghi n cu cho thy cỏc cht tr n c ch ỏng k s phỏt trin ca cỏc t bo ung th vỳ, ung th tin lit tuyn, ung... 3-(piperidinomethyl) -5( m-nitrobenzyliden)thiazolidin -2,4- dion cú tỏc dng mnh tr n dũng t bo ung th gan ngi (Hep-G2) vi giỏ tr IC50 l 2,22 àg/ml v 2,78 àg/ml Nm 2008, tỏc gi Lờ Thu Hin [10] ó tng hp thnh cụng dóy dn cht ca 5- (nitrobenzyliden)thiazolidin -2,4- dion v cng tin hnh th hot tớnh khỏng t bo ung th ca 2 cht l 5- (nitrobenzyliden)thiazolidin-2, 4dion v 3-(piperidinomethyl) -5- (nitrobenzyliden)thiazolidin -2,4- dion Kt qu 9 c 2 cht tr n u cú tỏc dng . TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ N I NGUY N ĐỨC ĐÔNG TỔNG HỢP VÀ TÁC DỤNG SINH HỌC CỦA MỘT SỐ D N CHẤT N- ALKYL HÓA CỦA 5- ARYLIDENRHODANIN VÀ 5- ARYLIDENTHIAZOLIDIN- 2,4-DION KHÓA LU N TỐT. trong nh n thiazolidin-2,4-dion và nh n rhodanin 16 1.3.2. Phương pháp tổng hợp 5- arylidenrhodanin và 5- aryliden thiazolidin-2,4-dion 16 1.3.3. Ph n ứng N- alkyl hóa các d n chất 5- arylidenrhodanin. sau: 1- Tổng hợp một số d n chất N- alkyl hóa của 5- aryliden rhodanin và 5- arylidenthiazolidin- 2,4-dion sử dụng kỹ thuật vi sóng. 2- Thử tác dụng sinh học (kháng khu n, kháng n m, kháng tế