Tổng hợp và thử hoạt tính sinh học của 3 (4 nitrophenyl) hydantoin và một số dẫn chất

BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI LÊ TRỌNG ĐẠT TỔNG HỢP VÀ THỬ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA 3-(4-NITROPHENYL)- HYDANTOIN VÀ MỘT SỐ DẪN CHẤT KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ HÀ NỘI-2013 BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI LÊ TRỌNG ĐẠT TỔNG HỢP VÀ THỬ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA 3-(4-NITROPHENYL)- HYDANTOIN VÀ MỘT SỐ DẪN CHẤT KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ Người hướng dẫn: ThS. Hoàng Thu Trang DS.Trịnh Văn Ninh Nơi thực hiện: Bộ môn Hóa Hữu Cơ HÀ NỘI-2013 LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới ThS Hoàng Thu Trang, DS.Trịnh Văn Ninh, PGS.TS Nguyễn Quang Đạt, TS.Vũ Trần Anh là người thầy đã tận tình hướng dẫn, tạo mọi điều kiện thuận lợi và động viên tôi hoàn thành khóa luận này 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), Ths. Phạm Thị Nguyệt Hằng (Khoa Dược lý-Sinh hóa, Viện Dược liệu Việt Nam), 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, 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 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. 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 1 tháng 5 năm 2013 Sinh viên Lê Trọng Đạt DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT A549 : Tế bào ung thư phổi ở người 13 C – NMR : Phổ cộng hưởng từ hạt nhân carbon 13 AcOH : Acid acetic DMF : Dimethylformamid DMSO : Dimethylsulfoxid EGFR : Epidermal growth factor receptor, thụ thể của yếu tố tăng trưởng biểu mô EtOH : Ethanol EtOAc : Ethyl acetat HCT116 : Tế bào ung thư đại tràng ở người. Hep – G2 : Tế bào ung thư gan ở người HMBC : Phổ tương tác dị hạt nhân qua nhiều liên kết (Heteronuclear Multiple Bond Connectivity) 1 H – NMR : Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton 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 LU : Tế bào ung thư phổi MCF7 : Tế bào ung thư biểu mô vú ở người MeOH : Methanol MS : Khối phổ ( Mass spectrometry) DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng Trang 3.1: Kết quả tổng hợp của các dẫn chất 3-aryl-5- arylidenhydantoin tổng hợp được I-V 27 3.2: Số liệu phổ IR của các chất tổng hợp được 28 3.3: Số liệu phổ 1 H-NMR của các chất tổng hợp được 29 3.4: Số liệu phổ 13 C-NMR của các chất tổng hợp được 30 3.5: Kết quả thử tác dụng kháng các dòng tế bào ung thư người của các chất tổng hợp được 31 3.7: Giá trị IC 50 (µg/ml) của các dẫn chất hydantoin trên Hep-G2 38 3.8: Giá trị IC 50 (µg/ml) của các dẫn chất hydantoin trên HTC116 39 DANH MỤC CÁC PHỤ LỤC Phụ lục 1 (1.2-1.3) : Các phổ của hợp chất A Phụ lục 2 (2.1-2.6) : Các phổ 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 (5.1-5.6) : Các phổ của hợp chất III Phụ lục 6 (6.1-6.6) : Các phổ của hợp chất IV Phụ lục 7 (7.1-7.6) : Các phổ của hợp chất V Phụ lục 8 : Phiếu trả lời kết quả thử hoạt tính kháng tế bào ung thư Trang CÁC CHỮ VÀ KÝ HIỆU 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 HYDANTOIN 2 1.1.1 Tác dụng chống co giật 2 1.1.2 Tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm 3 1.1.3 Tác dụng ức chế tế bào ung thư 4 1.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP HYDANTOIN VÀ DẪN CHẤT 8 1.2.1 Phản ứng tổng hợp hydantoin và hydantoin thế 8 1.2.1.1 Phản ứng đóng vòng của các α-aminoacid với các cyanat 8 1.2.1.1 Phương pháp tổng hợp từ α-aminoacid và isocyanat hữu cơ 8 1.2.1.3 Phản ứng đóng vòng của các α-dicarbonyl với ure hoặc dẫn xuất của ure 9 1.2.1.4 Phản ứng Bucherer-Bergs 9 1.1.1.5 Phản ứng của các cyanoacetamid với kiềm hypohalid 10 1.2.2 Phản ứng tổng hợp dẫn chất 5-arylidenhydantoin 10 1.2.2.1 Phản ứng ngưng tụ với aldehyd 10 CHƯƠNG 2. NGUYÊN VẬT LIỆU, TRANG THIẾT BỊ VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 14 2.1 NGUYÊN VẬT LIỆU, HÓA CHẤT, DUNG MÔI 14 2.2 THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM 15 2.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 15 2.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 15 2.4.1 Phương pháp tổng hợp các dẫn chất 3-aryl-5-arylidenhydantoin 15 2.4.2 Phương pháp xác định cấu trúc 16 2.4.3 Phương pháp thử tác dụng kháng tế bào ung thư 16 CHƯƠNG 3. THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 17 3.1 TỔNG HỢP HÓA HỌC 17 3.1.1 Tổng hợp 3-(4-nitrophenyl)hydantoin 17 3.1.1.1 Tổng hợp N-(4-nitrophenylamino)carbonyl)glycin 18 3.1.1.2 Tổng hợp 3-(4-nitrophenyl)hydantoin 19 3.1.2 Tổng hợp các dẫn chất 3-aryl-5-arylidenhydantoin (I-V) 19 3.2 XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC CỦA CÁC CHẤT TỔNG HỢP ĐƯỢC 23 3.2.1 Phổ hồng ngoại 23 3.2.2 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1 H và 13 C 24 3.2.3 Phổ khối lượng 24 3.3 THỬ NGHIỆM HOẠT TÍNH KHÁNG CÁC DÒNG TẾ BÀO UNG THƯ NGƯỜI 24 3.4 BÀN LUẬN 33 3.4.1 VỀ TỔNG HỢP HÓA HỌC 33 3.4.2 VỀ XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC CỦA CÁC CHẤT TỔNG HỢP ĐƯỢC 35 3.4.2.1 Về phổ hồng ngoại (IR) 35 3.4.2.2 Về phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1 H-NMR 36 3.4.2.3 Về phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13 C-NMR 36 3.4.2.4 Về phổ MS 37 3.4.3 VỀ TÁC DỤNG KHÁNG TẾ BÀO UNG THƯ 37 CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 40 4.1 KẾT LUẬN 40 4.2 KIẾN NGHỊ 40 TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC PHỤ LỤC PHỤ LỤC 1 ĐẶT VẤN ĐỀ Trong tất cả các lĩnh vực, việc tìm ra những phương pháp mới để nâng cao hiệu quả sử dụng luôn là vấn đề được quan tâm hàng đầu. Cũng như vậy, trong lĩnh vực Dược phẩm, các nhà khoa học luôn nỗ lực không ngừng nhằm tìm ra những dẫn chất mới có tiềm năng tác dụng sinh học để có thể nâng cao công tác phòng và chữa bệnh. Hiện nay, đã có nhiều phương pháp đươc áp dụng nhưng phương pháp tổng hợp và bán tổng hợp vẫn giữ vai trò quan trọng và không thể thiếu. Các nhà nghiên cứu thường dựa trên cấu trúc của các chất đang được dùng làm thuốc hoặc các chất có tác dụng dược lý, có triển vọng để tạo ra các chất mới dự đoán có tác dụng tốt hơn, ít độc tính hơn và có hiệu quả cao hơn trong điều trị. Với những tiềm năng về tác dụng sinh học, các dẫn chất của hydatoin đã được quan tâm nghiên cứu và mang lại những hiệu quả nhất định. Có thể kể đến một số dẫn chất đã được sử dụng rộng rãi trong y học như phenytoin (thuốc chống động kinh), nitrofurantoin (thuốc kháng khuẩn), dantrium (thuốc giãn cơ vân), nilutamid (thuốc điều trị ung thư tuyến tiền liệt di căn). Để góp phần nghiên cứu, tìm kiếm các dẫn chất 5-arylidenhydantoin mới có tiềm năng về hoạt tính sinh học, chúng tôi thực hiện khóa luận với các mục tiêu sau: 1.Tổng hợp 3-(4-nitrophenyl)hydatoin và một số dẫn chất. 2.Thử tác dụng chống ung thư của các hợp chất tổng hợp được. [...]... này có tính chất nhận hydro, vì thế có thể có tương tác liên kết hydro ở vị trí para O S HN NH O 13 Năm 2010, tác giả Vũ Trần Anh [1] đã nghiên cứu tổng hợp và thử hoạt tính của các dẫn xuất của hydantoin (14) Kết quả đã tổng hợp đựơc 43 dẫn chất của hydantoin trong đó có 9 dẫn xuất của 5-arylidenhydantoin và 34 dẫn chất base Mannich của các dẫn xuất 5-arylidenhydantoin Tác giả đã thử hoạt tính kháng... nghiên cứu tổng hợp một số dẫn chất 1-phenyl-5-benzylidenhydantoin và thử hoạt tính ức chế EGFR (receptor của yếu tố tăng trưởng biểu mô) và chống tăng sinh của ung thư biểu mô ở người A 431 Kết quả nghiên cứu của tác giả Carmi cho thấy một số chất tổng hợp được có tác dụng ức chế quá trình phosphoryl hóa của EGFR, có tác dụng ức chế sự phát triển và tăng sinh của tế bào ung thư biểu mô A 431 khi thử ở nồng... bromoacetylure Tuy nhiên cấu trúc vòng của hydantoin chỉ được xác định bởi Strecker vào năm 18 73 [8] Cho đến nay, nhiều dẫn chất của hydantoin đã được tổng hợp và một số chất đã được sử dụng làm thuốc Bản thân hydantoin không thể hiện tác dụng sinh học, tuy nhiên nhiều công trình nghiên cứu tổng hợp và thử tác dụng sinh học cho thấy các dẫn chất của hydantoin có tác dụng khá phong phú và đa dạng như động chống... động, và do đó sự chuyển đổi có thể liên quan trực tiếp đến số lượng tế bào sống sót Chúng tôi sử dụng phương pháp này để nghiên cứu độc tính của thuốc đối với tế bào 17 CHƯƠNG 3 THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3. 1 TỔNG HỢP HÓA HỌC Trong khóa luận này chúng tôi tiến hành thực hiện tổng hợp 1 số dẫn chất 3- aryl-5-arylidenhydantoin bao gồm các công việc sau: - Tổng hợp dẫn chất 3- (4- nitrophenyl )hydantoin. .. 20µM Chất có tác dụng mạnh nhất là (E)-5-p-hydroxybenzyliden-1phenethylhydantoin (10) với IC50= 27µM trên invivo Năm 2009, V.Zualiani và C.Carmi tiếp tục hướng nghiên cứu các dẫn chất 5-benzylidenhydantoin có hoạt tính ức chế EGFR và hoạt tính chống ung thư, đã tổng hợp và thử nghiệm hoạt tính chống tăng sinh dòng tế bào ung thư phổi A549 [33 ] Kết quả cho thấy một số dẫn chất 5-benzyliden-1phenethylhydantoin... phân lập được 3 chất đặc biệt là (Z)-5 -(4- hydroxybenzyliden )hydantoin (10), (R)-5 -(4- hydroxybenzyl )hydantoin (11), (Z)-5-(6-bromo-1H-indol-3yl)methylen) -hydantoin (12) O O OH HN OH HN NH NH O O 10 11 O HN NH O N H Br 12 Tiếp đó các tác giả đã tổng hợp 39 dẫn chất 5-benzylidenhydantoin, trong đó có 8 chất mới Thử nghiệm hoạt tính chống ung thư cho thấy chất 8 tự nhiên và chất tổng hợp (Z)-5 -(4- ethylthio)benzylidenhydantoin... Tác giả đã thử hoạt tính kháng tế bào ung thư của 43 chất tổng hợp được đối với 2 dòng tế bào ung thư người là tế bào ung thư gan Hep-G2 và tế bào ung thư phổi LU Kết quả cho thấy trong số 43 chất tổng hợp được có 4 dẫn chất 5arylidenhydantoin và 9 dẫn chất base Mannich của chúng có hoạt tính kháng tế bào ung thư gan người Hep-G2 (IC50=0 ,38 ÷5μg/ml) Các dẫn chất base Mannich đều có đặc điểm cấu tạo chung... học, ĐHKHTN, ĐH Quốc gia Hà Nội - Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (1H-NMR, 13 C-NMR) ghi trên máy AVANCE, Bruker AV500 tại Viện hóa học, Viện khoa học và công nghệ Việt Nam - Phổ khối lượng (LC/MS) ghi trên máy LS-MSD-Trap-SL, tại Viện hóa học, Viện khoa học và công nghệ Việt Nam 2 .3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU - Tổng hợp và xác định cấu trúc các dẫn chất của 3- aryl-5arylidenhydantoin - Thử hoạt tính kháng một số. .. tích, trong nông nghiệp và nhiều ứng dụng khác Do tiềm năng ứng dụng đa dạng của các dẫn chất hydantoin, nên từ cuối thế kỉ 19 đến nay đã có nhiều phương pháp tổng hợp hydantoin và dẫn chất được công bố trong các tài liệu khác nhau 1.2.1 Phản ứng tổng hợp hydantoin và hydantoin thế 1.2.1.1 Phản ứng đóng vòng của các α-aminoacid với các cyanat Đây là phương pháp cổ điển để tổng hợp hydantoin thế ở C-5 hoặc... phương pháp mở rộng của phương pháp Urech [34 ], được sử dụng để tổng hợp dẫn chất hydantoin thế ở N -3 Akyl isocyanat và aryl isocyanat được sử dụng rộng rãi trong tổng hợp hydantoin từ α-amino acid [ 13] 9 R' HN O COOH - H 2O R'NCO R CH COOH R' N NH OC NH2 R O NH CHR 1.2.1 .3 Phản ứng đóng vòng của các α-dicarbonyl với ure hoặc dẫn xuất của ure Tùy thuộc vào điều kiện phản ứng và tỷ lệ các chất tham gia phản . tổng hợp của các dẫn chất 3-aryl- 5- arylidenhydantoin tổng hợp được I-V 27 3.2: Số liệu phổ IR của các chất tổng hợp được 28 3.3: Số liệu phổ 1 H-NMR của các chất tổng hợp được 29 3.4: Số. dụ, các dẫn chất phenytoin được tổng hợp gồm ethotoin (3-ethyl-5-phenylhydantoin), mephenytoin (5-ethyl-3-methyl-5-phenylhydantoin), 5-methyl- 5- phenylhydantoin, và 5-pentyl-5-phenylhydantoin. nghiên cứu tổng hợp và thử hoạt tính của các dẫn xuất của hydantoin (14). Kết quả đã tổng hợp đựơc 43 dẫn chất của hydantoin trong đó có 9 dẫn xuất của 5-arylidenhydantoin và 34 dẫn chất base