Tổng hợp và thử hoạt tính sinh học một số dẫn chất 4 amino 4h 1,2,4 triazol

BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI NGUYỄN CÔNG TRƯỜNG TỔNG HỢP VÀ THỬ HOẠT TÍNH SINH HỌC MỘT SỐ DẪN CHẤT 4- AMINO-4H-1,2,4-TRIAZOL KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ HÀ NỘI – 2013 BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI NGUYỄN CÔNG TRƯỜNG TỔNG HỢP VÀ THỬ HOẠT TÍNH SINH HỌC MỘT SỐ DẪN CHẤT 4- AMINO-4H-1,2,4-TRIAZOL KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ Người hướng dẫn: PGS.TS. Đinh Thị Thanh Hải DS. Ngô Xuân Hoàng Nơi thực hiện: Bộ môn Hóa hữu cơ HÀ NỘI-2013 LỜI CẢM ƠN Sau một thời gian làm việc khẩn trương, được sự giúp đỡ tận tình của thầy cô giáo, gia đình và bạn bè, tôi đã hoàn thành khóa luận tốt nghiệp“ Tổng hợp và thử tác dụng sinh học một số dẫn chất 4-amino-4H-1,2,4- triazol”. Trước tiên, tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới: PGS TS Đinh Thị Thanh Hải DS. Ngô Xuân Hoàng đã tận tình hướng dẫn tôi trong suốt thời gian nghiên cứu thực hiện khóa luận tốt nghiệp này . Đồng thời, tôi cũng xin được gửi lời cảm ơn chân thành tới các cán bộ Khoa Dược Lý - Viện Dược Liệu - Bộ Y tế, các cán bộ phòng phân tích cấu trúc, khối phổ, và phổ hồng ngoại ( Viện Hóa học – Viện Khoa học và công nghệ Việt Nam ) đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi thực hiện công trình này. Tôi cũng xin được gửi lời cảm ơn đến các thầy cô, kỹ thuật viên bộ môn hóa hữu cơ, các thầy cô trong trường, các phòng ban, thư viện đã tạo điều kiện cho tôi hoàn thành khóa luận. Cuối cùng, tôi xin cảm ơn gia đình bạn bè đã động viên giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện khóa luận! Hà Nội, ngày 6/6/2013 Sinh viên Nguyễn Công Trường MỤC LỤC Trang LỜI CẢM ƠN DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ CÁI VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG ĐẶT VẤN ĐỀ Chương 1 TỔNG QUAN 1.1.Tác dụng sinh học của các dẫn chất Triazol 1 1.1.1.Tác dụng kháng khuẩn 1 1.1.2.Tác dụng kháng nấm 3 1.1.3.Tác dụng kháng tế bào ung thư 7 1.1.4.Tác dụng kháng virus và tác các dụng khác 11 1.2. Phương pháp tổng hợp 4-amino-4H-1,2,4-triazol 12 1.3. Phương pháp tổng hợp các dẫn chất azomethin của 4-amino-4H- 1,2,4-triazol 13 1.3.1. Phản ứng ngưng tụ aldehyd thơm với amin bậc 1 13 1.3.2.Tổng hợp các azomethin của 4-amino-4H-1,2,4-triazol 15 Chương 2. NGUYÊN VẬT LIỆU, THIẾT BỊ, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Nguyên vật liệu thiết bị 18 2.1.1. Nguyên liệu nghiên cứu 18 2.1.2. Thiết bị nghiên cứu 19 2.2. Nội dung nghiên cứu 19 2.2.1. Tổng hợp các dẫn chất azomethin của 4-amino-4H-1,2,4-triazol 19 2.2.2. Xác định cấu trúc hóa học 19 2.2.3. Thử tác dụng sinh học 19 2.3. Phương pháp nghiên cứu 20 2.3.1. Tổng hợp các chất dự kiến 20 2.3.2. Xác định cấu trúc các chất tổng hợp được 20 2.3.3. Thử tác dụng sinh học 20 2.3.3.1. Thử tác dụng kháng tế bào ung thư 20 2.3.3.2. Thử tác dụng kháng nấm 21 Chương 3. THỰC NGHIỆM KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 3.1. Tổng hợp hóa học 25 3.1.1. Tổng hợp 4-amino-4H-1,2,4-triazol. (I) 25 3.1.1.1 Tổng hợp 4-amino-4H-1,2,4-triazol theo phương pháp Horning.E.C 25 3.1.1.2. Tổng hợp 4-amino-4H-1,2,4-triazol theo phương pháp Rubtsov. M.V; Baichikov.A.G 27 3.1.2. Tổng các azomethin của 4-amino-4H-1,2,4-triazol 28 3.1.2.1. Tổng hợp 4-(2’-cloro-benzyliden amino)-4H-1,2,4-triazol (II) 29 3.1.2.2. Tổng hợp 4-(4’-fluoro-benzyliden amino)-4H-1,2,4-triazol (III) 29 3.1.2.3. Tổng hợp 4-(4’-cloro-benzyliden amino) -4H-1,2,4-triazol (IV) 30 3.1.2.4. Tổng hợp 4-(3’-nitro-benzyliden amino)-4H-1,2,4-triazol (V) 31 3.1.2.5. Tổng hợp 4-(2’-hydroxy-benzyliden amino) -4H-1,2,4-triazol (VI) 32 3.1.2.6. Tổng hợp 4-(4’-nitro-benzyliden amino)-4H-1,2,4-triazol (VII) 32 3.1.2.7. Tổng hợp 4-(benzyliden amino)-4H-1,2,4-triazol (VIII) 34 3.2. Kiểm tra độ tinh khiết và xác định cấu trúc 35 3.2.1. Kiểm tra độ tinh khiết của các chất tổng hợp được 35 3.2.2. Xác định cấu trúc của các chất tổng hợp được 36 3.2.2.1. Phân tích phổ hồng ngoại IR 36 3.2.2.2. Phân tích phổ khối lượng MS 37 3.2.2.3. Phân tích phổ cộng hưởng từ proton 1 H-NMR và phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13 C-NMR 38 3.3. Thử tác dụng sinh học 39 3.3.1. Thử tác dụng kháng các dòng tế bào ung thư người 39 3.3.2. Thử tác dụng kháng nấm 39 3.4. Bàn luận 40 3.4.1. Về tổng hợp hóa học 40 3.4.2. Về xác định cấu trúc 41 3.4.2.1. Về phổ hồng ngoại (IR) 42 3.4.2.2. Về phổ khối lượng (MS) 43 3.4.2.3. Về phổ cộng hưởng từ proton ( 1 H-NMR) và phổ cộng hưởng từ hạt nhân ( 13 C-NMR) của chất I, II, III 43 3.4.3. Về tác dụng sinh học 44 3.4.3.1. Tác dụng kháng các dòng tế bào ung thư 44 3.4.3.2. Tác dụng kháng nấm 44 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC CÁC CHỮ CÁI VIẾT TẮT A549 : Tế bào ung thư phổi CTPT : Công thức phân tử DMF : Dimethylformamid EtOH : Ethanol Et 2 O : ether Hep-G2 : Tế bào ung thư gan Hela : Tế bào ung thư tử cung IR : phổ hồng ngoại (Infrared spectroscopy) MeOH: Methanol MIC: Nồng độ ức chế tối thiểu MS : Phổ khối lượng NMR : Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (nuclear magnetic resonance spectroscopy) OVCAR-8 : Tế bào ung thư buồng trứng PTL : Phân tử lượng (khối lượng phân tử) SKLM: Sắc ký lớp mỏng VSV : Vi sinh vật UV : Phổ tử ngoại ĐẶT VẤN ĐỀ Từ xa xưa đến nay thuốc luôn chiếm một vị trí quan trọng trong vấn đề chăm sóc sức khỏe con người. Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật và công nghệ, bên cạnh các thuốc có nguồn gốc thiên nhiên và vi sinh, thuốc có nguồn gốc tổng hợp hóa dược ngày càng đóng một vai trò quan trọng và chiếm một lượng lớn trong tổng số các thuốc được sử dụng. Trong lĩnh vực tổng hợp thuốc, để nhanh chóng tạo ra được các thuốc mới, các nhà nghiên cứu thường dựa trên cấu trúc của các chất đang được sử dụng làm thuốc hoặc các chất có tác dụng dược lý có và triển vọng cao để tạo ra các chất mới dự đoán có tác dụng tốt hơn, ít độc hơn và có hiệu quả hơn trong điều trị. Trong những năm gần đây, triazol và các dẫn chất là một dãy chất hữu cơ đã được nghiên cứu một cách có hệ thống về mặt hóa học cũng như tác dụng sinh học. Nhiều công trình nghiên cứu trên thế giới và trong nước đã công bố cho thấy các dẫn chất triazol có các tác dụng đáng quan tâm như: kháng nấm, kháng khuẩn kháng virus và chống ung thư [2], [4], [7], [11], [14], [16-23], [25], [27-30], [33], [35-42], [45-47], [49]. Trong số các dẫn chất triazol thì các dẫn chất azomethin của 4-amino-4-H-1,2,4-triazol với các aldehyd thơm đã được chú ý nghiên cứu, kết quả cho thấy các dẫn chất này có tác dụng sinh học đáng quan tâm. Tiếp tục hướng nghiên cứu về tổng hợp hóa học và tác dụng sinh học của các dẫn chất triazol, chúng tôi thực hiện đề tài “ Tổng hợp và thử hoạt tính sinh học một số dẫn chất 4-amino-4H-1,2,4-triazol” với các mục tiêu nghiên cứu sau đây: 1. Tổng hợp 4-amino-4H-1,2,4-triazol và một số dẫn chất của chất này. 2. Thử sàng lọc tác dụng sinh học của một số chất tổng hợp được. Với mục tiêu trên, chúng tôi hy vọng đề tài này sẽ là một phần đóng góp nhỏ vào việc nghiên cứu tìm kiếm các hoạt chất có hoạt tính sinh học cao của dãy dẫn chất 4-amino-4H-1,2,4-triazol. 1 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1. TÁC DỤNG SINH HỌC CỦA CÁC DẪN CHẤT TRIAZOL Các dẫn chất triazol đã được nghiên cứu có 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 triazol đã cho thấy các dẫn chất thuộc họ này có tác dụng sinh học phong phú, đa dạng và đã được sử dụng có hiệu quả trong điều trị. Một số tác dụng sinh học chính có thể kể đến như sau: tác dụng kháng nấm, tác dụng khuẩn, tác dụng kháng ung thư, tác dụng kháng virus. 1.1.1. Tác dụng kháng khuẩn Tác dụng kháng khuẩn của các dẫn chất triazol đã được nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu. Đầu tiên, phải kể đến công bố của B.M. Volynskii cùng các cộng sự [17] vào năm 1971, đã phát hiện 2 dẫn chất của 4-amino-4H-1,2,4-triazol với 5- nitro-furfural có tác dụng kháng khuẩn là furazonal và furacylin: N N N N C H O N O 2 F u r a z o n a l N N N N C H C H H C F u r ac y li n O N O 2 Furazonal là hoạt chất có phổ kháng khuẩn rộng, tác dụng trên các chủng vi khuẩn: Staphylococcus aureus, Streptococcus pneumonia, Salmonella Typhi, Proteus vulgaris và streptococcus pneumonia kể cả những chủng đã kháng sulfamid và kháng kháng sinh. Ở Liên Xô (cũ) furazonal đã được dùng điều trị lỵ trực trùng [42]. Tiếp theo đó, vào năm 1975, J. R. Bhuben [17] đã công bố 3-amino- 1H-1,2,4-triazol có tác dụng kháng vi khuẩn gram (-): Công thúc cấu tạo của 3-amino-1H-1,2,4-triazol: N N N H N H 2 [...]... 2010 của Paul A.M Wood và cộng sự [38] đã tổng hợp và thử tác dụng ức chế acromatase- sulfatase của một số dẫn chất 4- amino- 4H- 1,2 ,4- triazol Kết quả một số chất thể hiện hoạt tính ức chế acromatase và sulfatase ở mức độ nanomol Các dẫn chất 4- amino- 4H- 1,2, 4triazol này làm phong phú thêm số lượng các dẫn chất triazol có tác dụng chống ung thư N N N N CN Mười sáu dẫn chất của triazol, năm 2012, đã được... (chống trầm cảm) (chống sốt rét) Các kết quả kết quả nghiên cứu trên cho thấy các dẫn chất triazol có tác dụng phong phú và đa dạng Vì vậy việc nghiên cứu tìm kiếm các dẫn chất triazol có hoạt tính sinh học cần được tiếp tục và phát triển 1.2 PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP 4- AMINO- 4H- 1,2 ,4- TRIAZOL 4- Amino- 4H- 1,2 ,4- triazol được tổng hợp lần đầu tiên vào năm 1899 do S Ruhemann và cộng sự [43 ] thực hiện bằng cách... DUNG NGHIÊN CỨU 2.2.1 Tổng hợp các dẫn chất azomethin của 4- amino- 4H- 1,2 ,4- triazol Khảo sát tổng hợp 4- amino- 4H- 1,2 ,4- triazol theo phương pháp M.V Rubtsov; A.G Baichikov [42 ] và E.C Horning [26] Thực hiện phản ứng tổng hợp azomethin của 4- amino- 4H- 1,2 ,4- triazol với các aldehyd thơm trong điều kiện đun cách thủy xúc tác HCl và khảo sát thời gian phản ứng 2.2.2 Xác định cấu trúc hóa học Tiến hành đo phổ... do đó làm tăng khả năng phản ứng của tác nhân này 1.3.2 Tổng hợp các dẫn chất azomethin của 4- amino- 4H- 1,2 ,4- triazol Nhiều nhà nghiên cứu trong nước và nước ngoài đã đi sâu nghiên cứu phương pháp tổng hợp các azomethin của 4- amino- 4H- 1,2 ,4- triazol • Nước ngoài S Ruhemann [43 ] đã thực hiện phản ứng tổng hợp hợp các azomethin của 4- amino- 4H- 1,2 ,4- triazol với các aldehyd thơm trong dung môi EtOH ở nhiệt... ứng tổng hợp theo sơ đồ phản ứng sau đây: HCOOH + NH2NH2 H2O t0 H2N N N Ar CHO N Chất Ar III N (I) Trong đó: II HCl , t0 N Ar HC N N Chất Ar Cl (II-VIII) Chất Ar IV Cl NO2 OH VI V Chất Ar VII F VIII NO2 3.1.1 Tổng hợp 4- amino- 4H- 1,2 ,4- triazol. (I) 4- Amino- 4H- 1,2 ,4- triazol là chất trung gian để tổng hợp các hợp chất azomethin trong công trình này Chúng tôi đã tiến hành khảo sát phản ứng tổng hợp 4- Amino- 4H- 1,2 ,4- triazol. .. tiến hành tổng hợp hợp 4- amino- 4H- 1,2 ,4- triazol khảo sát theo 2 phương pháp của M.V Rubtsov; A.G Baichikov [42 ] và E.C Horning [26] 1.3 PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP CÁC DẪN CHẤT AZOMETHIN CỦA 4- AMINO- 4H- 1,2 ,4- TRIAZOL 1.3.1 Phản ứng ngưng tụ aldehyd thơm với amin bậc 1 Phương trình tổng quát: ArCHO + NH2 Ar1 Ar CH N Ar1 + H2O Đây là phản ứng cộng hợp ái nhân (AN) vào nhóm carbonyl của aldehyd thơm và đồng thời... Staphylococcus aureus, Bacillus cereus 3 Thêm vào đó, cũng vào năm 2009, D Neslihan và cộng sự [21] đã tổng hợp 1,2 ,4- triazol base manich và base Schiff của chất này, thử hoạt tính sinh học của các chất tổng hợp được trên một số chủng vi khuẩn N N S CH2 CONH N CHR N N Với R: là các Aryl khác nhau Kết quả của nghiên cứu này cho thấy các dẫn chất 1,2 ,4- triazol tổng hợp được có tác dụng kháng các chủng vi khuẩn:... Candida tropicalis Để góp phần tìm kiếm thêm các hoạt chất có tính kháng khuẩn cao và dược động học ưu việt, D Neslihan và cộng sự, năm 2010 [ 14] , tiếp tục tổng hợp thêm một số dẫn 1,2 ,4- triazol và thử tác dụng sinh học của các chất này trên một số chủng vi sinh vật N N N CH2 N N OCH3 R N O S O 1: R: N N CH3 2: R: N O Kết quả cho thấy rằng các chất tổng hợp được có tác dụng kháng E Coli, Klebsiella pneumonia,... 1,2,3 -triazol carboxamid và 1,2 ,4- triazol carboxamid có tác dụng kháng virus đã được công bố: Năm 1972, J.T Witkowski và các cộng sự [49 ] đã tổng hợp và thử tác dụng kháng virus của một số các dẫn chất của 1,2 ,4- triazol- 3-carboxamidin ribonucleosid, kết quả thu được một hợp chất được ứng dụng trong điều trị là ribavirin ( 1-β-D-ribofura-nosyl-1H-1,2 ,4- triazol- 3-carboxamid) [2], [49 ] có công thức cấu tạo... E.coli) Kết quả cho thấy một số chất thử nghiệm thể hiện hoạt tính kháng khuẩn tốt hơn chất đối chứng tetracyclin N N N N C O H C R S Năm 2009, A Demirbas và các cộng sự [20] đã tổng hợp và thử tác dụng kháng khuẩn của các dẫn chất 1,3 ,4- thiadiazol-2-ylmethyl-1,2 ,4- triazol Kết thúc công trình nghiên cứu này, các tác giả đã chỉ ra rằng các dẫn chất của 1,3 ,4- thiadiazol-2-ylmethyl-1,2 ,4- triazol có tác dụng . 3.1.2. Tổng các azomethin của 4- amino- 4H-1,2 , 4- triazol 28 3.1.2.1. Tổng hợp 4- (2’-cloro-benzyliden amino )-4 H-1,2 , 4- triazol (II) 29 3.1.2.2. Tổng hợp 4- (4 -fluoro-benzyliden amino )-4 H-1,2 , 4- triazol. 3.1. Tổng hợp hóa học 25 3.1.1. Tổng hợp 4- amino- 4H-1,2 , 4- triazol. (I) 25 3.1.1.1 Tổng hợp 4- amino- 4H-1,2 , 4- triazol theo phương pháp Horning.E.C 25 3.1.1.2. Tổng hợp 4- amino- 4H-1,2 , 4- triazol. 3.1.2.3. Tổng hợp 4- (4 -cloro-benzyliden amino) -4 H-1,2 , 4- triazol (IV) 30 3.1.2 .4. Tổng hợp 4- (3’-nitro-benzyliden amino )-4 H-1,2 , 4- triazol (V) 31 3.1.2.5. Tổng hợp 4- (2’-hydroxy-benzyliden amino)