Tổng hợp và thử tác dụng sinh học của một số dẫn chất 2 acylamino 6 methylsulfonylbenzothiazol

BỘ Y TÊ TRƯỜNG ĐẠI HỌC D ược HÀ NỘI osỉoeẩỉoogsocssogocgsoogBo KHƯONG THỈ CẬY ■ ■ TỔNG HỢP & THỬ TÁC DỤNG SINH HỌC • • • CỦA MỘT SỐ DẪN CHẤT 2 - ACYLAMINO - 6 METHYLSULFONYLBENZOTHIAZOL (KHOÁ LUẬN TÓT NGHIỆP Dược SỸ KHOÁ - Giáo viên hướng dẫn : TS. Nguyễn Hải Ths. Phan Thị Phương Dung - Nơi thực hiện : Bộ môn Hoá Dứợc - Thời gian thực hiện : 01/2007 - 05/2007 Hà N ội, 5 - 2007 LỜI CẢM ƠN Trước hết, cho phép tôi bày tỏ lòng kính trọng và biết on sâu sắc tới TS. Nguyễn Hải Nam, Ths. Phan Phương Dung - Bộ môn Hoá Dược, những người thầy trực tiếp đã tận tuỵ, dìu dắt tôi hoàn thành khoá luận tốt nghiệp này. Tôi xin cảm ơn DS. Ngô Anh Ngọc - Bộ môn Hoá Dược, các em sinh viên đang thực hiện khoá luận tốt nghiệp và nghiên cứu khoa học tại Bộ môn đã giúp đỡ, động viên tôi. Tôi cũng xin cảm ơn sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy, cô, cán bộ kỹ thuật viên trong Bộ môn Hoá Dược. Xin cảm ơn PGS. TS Cao Văn Thu và các cán bộ - Bộ môn Vi sinh, CN. Lê Thị Thuý Hạnh - Phòng thí nghiệm trung tâm, Phòng Khối phổ - Viện Hoá học - Viện Khoa học và công nghệ Việt Nam. Trong quá trình thực hiện đề tài, tôi cũng nhận được sự ủng hộ, khích lệ, động viên của Ban giám hiệu, các thầy cô giáo, các phòng ban trong trường. Tôi xin chân thành cảm on. Cuối cùng, tôi xin cảm ơn gia đình, bạn bè và người thân - những người luôn sát cánh, ủng hộ tôi trong suốt những năm học vừa qua. Hà nội, tháng 5 năm 2007 Sinh viên Khương Thị Cậy MỤC LỤC ĐẶT VẤN ĐẺ 1 • PHẦN 1. TỔNG QUAN 1 1.1. Các hoạt tính sinh học của benzothiazol và dẫn chất 2 1.1.1. Tác dụng chống nấm 2 1.1.2. Tác dụng kháng khuẩn 4 1.1.3. Tác dụng chống ung thư 5 1.2. Một số phương pháp tổng hợp dẫn chất benzothiazol 6 1.3. Các phương pháp N-acyl hoá 9 PHẦN 2. THựC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ 13 2.1. NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP THựC NGHIỆM 13 • • • • 2.1.1. Hoá chất 13 2.1.2. Phương tiện 13 2.1.3. Nội dung nghiên cứu 13 2.1.4. Phương pháp thực nghiệm 13 2.2. KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ NHẶN XÉT 16 2.2.1. Tổng hợp các dẫn chất 16 2.2.1.1. Tổng hợp 2-acetylamỉno-6-methylsulfonylbenzothiazol (chất Cị) 16 2.2.1.2. Tổng hợp các dẫn chất với tác nhân acyỉ clorid 16 a. Tổng hợp 2-hexanoylamino-6-methylsulfonylbenzothiazol (chất Cịị) 17 b. Tổng hợp 2-octanoylamino-6-methyỉsulfonylbenzothiazol (chất CjỊỊ) 19 c. Tổng hợp 2-nonanoylamino-6-methylsulfonylbenzothỉazol (chất Cịv) 20 d. Tổng hợp 2-decanoylamino-6-methylsulforiyiưenzothiazol (chất Cy) 21 e. Tổng hợp 2-lauroylamino-6-methylsulfonylbenzothỉazol (chất Cựị) 22 2.2.1.3. Tổng hợp acid 4-(6-(methylsulfonyl)benzothỉazol-2-ylamỉno)-4- oxobutanoic (Cyu) . 23 2.2.1.4. Kết quả chung 25 2.2.2. Xác định cấu trúc 27 2.2.2.1. Phổ IR 27 22.2.2. Phổ MS 29 2.2.3. Thử tác dụng kháng nấm 32 2.2.4. Bàn luận 35 2.2.4.1. về tổng hợp hoả học 35 2.2.4.2. về xác định cấu trúc 35 2.2.4.3. về thử hoạt tỉnh khảng nấm : 36 KẾT LUẬN VÀ ĐÈ XUẤT 38 3.1. Kết luân 38 3.2. Đề xuất 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT DCM Dichloromethan DMF Dimethylformamid IR Infrared spectroscopy (Phổ hồng ngoại) MS Mass specfrometry (Phổ khối lượng) SKLM Sắc ký lớp mỏng LogP Hệ số phân bố lipid/nước ĐẶT VẤN ĐÈ Khoa học kỹ thuật hiện nay phảt triển cùng với sự phát triển của xã hội. Sự phát triển các kỹ thuật mới trong ngành Y tế và trong lĩnh vực sản xuất Dược phẩm cũng không phải là ngoại lệ. Ngày càng nhiều bệnh tật được con người phát hiện ra. Nhu cầu về thuốc mới để đáp ứng cho việc phòng và chữa bệnh ngày càng trở nên bức thiết. Bên cạnh những thuốc có nguồn gốc vi sinh, dược liệu thì những thuốc tổng họp hoá dược cũng giữ một vai trò hết sức quan trọng và chiếm số lượng ngày càng lớn. Có rất nhiều dẫn chất đã và đang được nghiên cứu tổng hợp nhằm tìm ra các hoạt chất có hiệu quả điều trị cao và ít tác dụng phụ để có thể ứng dụng trong điều trị. Trong đó, benzothiazol và dẫn chất đã được rất nhiều nhà khoa học nghiên cứu cả về tổng hợp hoá học và tác dụng sinh học. Các công trình nghiên cứu đều cho thấy benzothiazol và dẫn chất có các tác dụng: kháng khuẩn, kháng nấm, kháng các dòng tế bào gây bệnh ung thư ở người, Nhằm mục đích góp phần nghiên cứu một cách có hệ thống về các dẫn chất benzothiazol, chúng tôi quyết định thực hiện đề tài: “Tổng hợp và thử hoạt tính sinh học một sổ dẫn chất của 2-acylamỉno-6-methylsulfonylbenzothiazol” với các mục tiêu sau: 1. Tổng họp một số dẫn chất 2-acylamino-6-methylsulfonylbenzothiazol. 2. Khẳng định cấu trúc của các dẫn chất tổng hợp được. 3. Thử hoạt tính sinh học (kháng nấm, mốc) của các dẫn chất tổng họp được. 1 PHẢN 1. TỎNG QUAN 1.1. Các hoạt tính sinh học của benzothiazol và dẫn chất - Các benzothiazol và dẫn chất thường có cấu tạo chung như sau: - Các benzothiazol và dẫn chất có rất nhiều tác dụng, trong đó có 3 tác dụng quan trọng nhất là: + Tác dụng chống nấm + Tác dụng kháng khuẩn + Tác dụng chống ung thư 1.1.1. Tác dụng chống nấm Tác dụng chống nấm có trong nghiên cứu của nhiều tác giả. Có thể kể một số nghiên cứu tiêu biểu như: Vào năm 1989 Kuchta T và cộng sự đã nghiên cứu tác dụng chống nấm của 6-acetamido-2-alkylthiobenzothiazol trong điều kiện in vitro [11]: Nghiên cứu cho thấy 6-acetamido-2-alkylthiobenzothiazol có tác dụng chống lại các chủng Aspergillus niger, Candida albicans và một số chủng giống nấm men. Hiệu quả điều trị cao hơn 5 lần so với trường hợp điều trị bằng 2- mercaptobenzothiazol. 2 Vào năm 1993 Bujdacova H và cộng sự đã nghiên cứu tác dụng chống Cadida của 4 chất benzothiazol bao gồm 6-amino-2-n-pentylthiobenzothiazol (I), benzylester cửa acid 6-amino-2-benzothiazolylthioacetic (II), 3-butylthio-( 1,2,4- triazolo)-2,3-benzothiazol (III), và 2-mercaptobenzothiazol (IV). Kết quả cho thấy chất I và II có tác dụng tốt chống lại c. albicans, tương tự như chất IV; trong khi đó, chất III có tác dụng yếu hơn [12]. Sau đó, vào năm 1995 Bujdakova H và cộng sự đã tiếp tục đề tài khi nghiên cứu hiệu quả điều trị của 6-amino-2-n-pentylthiobenzothiazol (APB) trên chủng Trichophyton trong điều kiện in vitro và ỉn vivo [13]: Kết quả nghiên cứu cho thấy APB ức chế sự phát triển của chủng Trichophyton tại nồng độ 65 ịig/ml. So sánh với các thuốc khác thì: 2- mercaptobenzothiazol không có tác dụng tại nồng độ 125 [Xg/ml, còn ketoconazol ức chế sự phát triển tại nồng độ 20-30 ỊJ.g/ml. Bổ sung vào nghiên cứu trên, vào năm 2004 Melkusova s và cộng sự đã nghiên cứu hiệu quả điều trị của phối hợp APB, echinocandin micafungin, và amphotericin B trên chủng c. albicans đã kháng với fluconazol [14]. Gần đây, vào năm 2005 Ebara s và cộng sự đã nghiên cứu tác dụng ức chế c. albicans N-myristoyltransferase (Nmt) của N-{2- [(cyclopeanthylcarbonyl)amino]benzothiazol-6-yl}-3-[(2-naphthylmethyl) amino] cyclohexanecarboxamid (FTR) [15]. ức chế enzym Nmt làm giảm sự phát triển của nấm vì enzym này cần thiết cho sự tồn tại của tế bào nấm. Kết quả nghiên cứu của Ebara cho thấy FTR ức chế Nmt của Candida albicans theo kiểu 3 phụ thuộc vào liều. IC50 cho CaNmt là 0,49 nM - thấp hơn nhiều so với I C 5 0 cho Nmt trong cơ thể người là 5400 nM. Cơ chế hoạt động của FTR trên CaNmt là ức chế cạnh tranh với phân tử peptid và không cạnh tranh với phân tử myristoyl- CoA. Thêm nữa, FTR còn chỉ ra tác dụng chống nấm mạnh in vitro, và nồng độ diệt c. albicans tối thiểu là 0,78 ịxM. 1.1.2. Tác dụng kháng khuẩn Tác dụng kháng khuẩn cũng là một tác dụng giành được sự quan tâm của các nhà nghiên cứu, được thể hiện qua một số nghiên cứu sau: Năm 2004, Yildiz-Oren I và cộng sự đã nghiên cứu tổng hợp và mối liên quan giữa cấu trúc và tác dụng trong hoạt động kháng khuẩn mới của các dẫn chất benzazol nhiều nhóm thế [16]. Một loạt các dẫn chất benzoxazol, benzimidazol và benzothiazol được tổng hợp và thử tác dụng kháng khuẩn chống loại các chủng Gram (+), Gram (-) và thử tác dụng kháng nấm chống lại c. albicans. Kết quả chỉ ra các chất tổng hợp có một phổ kháng khuẩn rộng chống lại các vi sinh vật kiểm tra với giá trị MIC giữa 100 và 3,12 |xg/ml. Các nghiên cứu mối liên quan giữa cấu trúc và tác dụng phát hiện thấy: hệ thống vòng benzothiazol làm tăng tác dụng kháng khuẩn chống lại Staphylococcus aureus. Đến năm 2005, Latrofa A đã nghiên cứu sự biến đổi cấu trúc và hoạt động kháng khuẩn của dẫn chất N-cycloalkenyl-2-acylalkylidene-2,3-dihydro-l,3- benzothiazol [17]. Một dãy các chất trong dãy N-cycloalkenyl-2-acylalkylidene- 2,3-d ihydro-l,3-benzothiazlo được tổng họp và thử hoạt tính trên 4 chủng Gram (+), 5 chủng Gram (-), 4 chủng nấm men và 1 chủng nấm sợi. Kết quả chỉ ra dẫn chất này chủ yếu tác dụng trên các chủng vi khuẩn, chỉ có một số ít tác dụng trên các chủng vi nấm. 4 1.1.3. Tác dụng chống ung thư Tác dụng chống ung thư là tác dụng được quan tâm nhất. Nhiều nghiên cứu có giá trị về lĩnh vực này: Vào năm 1996, Shi DF và cộng sự đã nghiên cứu tác dụng chống ung thư của dẫn chất benzothiazol trên quá trình tổng họp và đánh giá hoạt tính chống lại dòng tế bào ung thư vú trong điều kiện in vitro và in vivo [18]: Các dẫn chất với R = -CH3, Br, I, C1 có tác dụng chống lại dòng tế bào ung thư vú và các dòng tế bào ung thư khác: tế bào ung thư buồng trứng, phổi và tế bào ung thư thận. Vào năm 2001, Hutchison I và cộng sự đã nghiên cứu tác dụng chống ung thư của dẫn chất benzothiazol trên quá trình tổng hợp và thử hoạt tính sinh học in vitro của 2-(4-aminophenyl)benzothiazol được fluoro hoá [19]: Các chất này có tác dụng in vitro chống lại dòng tế bào ung thư vú (GI50 < 1 nM), nhưng không có tác dụng chống lại dòng tế bào ung thư tuyến tiền liệt, ung thư vú lành tính và tế bào ung thư đại tràng (GI50 > 1 0 |iM). Năm 2005, Masao Yoshida và cộng sự đã nghiên cứu tổng họp và đánh giá hoạt tính sinh học dẫn chất benzothiazol như là chất chống ung thư có tiềm năng [2 0 ]: 5 [...]... phân tích phổ được ghi ở bảng 4 27 Bảng 4: số liệu phân tích phổ IR (em'1 ) Chất Biện giải N-H ch3 ch2 c =0 c= c 15 92 c, 329 0 17 02 2 922 1 525 1440 1591 c„ 3 26 3 28 52 2934 1709 1 527 1439 1598 Qn 3 26 3 28 52 2 923 1715 1 527 1439 15 92 Civ 3 26 3 28 40 29 23 1715 1 527 1439 1598 Cv 3 26 3 28 52 2 923 1709 1533 1439 1597 Cvi 3 26 8 29 19 28 49 1715 1531 1441 160 8 Cvn 3179 169 3 29 74 1 561 1451 28 Phân tích phổ đồ IR cho phép... m/z 327 (U+H)7) CH1 51 26 9 (M-C4H9) c„ 24 6 (M-SO2CH3-H) (M= 3 26 ) 22 9 (M-COC5H,,+H) 355 (M+H) V -B - -C7H1 5 26 9 (M-C6H1 ) 3 C hi 22 9 (M-COC7H, 5+H) (M=354) 329 NHCOCH2CH2COOH 26 9 (M-C2H30 2) -VII 22 9 (M-COC2H4COOH (M= 328 ) + H) Sơ đồ phân mảnh cụ thể: - Chất Cu: - c 4n ,9 4h ■ 5H CH HaC— S m/z = 26 9 o - S O 2C H 3 - c'5h11 5n -CfiH11 '5 n -H m/z =24 6 30 (-H ) -COC5Hn CSH11 5n h3c — s +H ^ m/z =22 9 -Chất. .. định cấu trúc của các dẫn chất tổng hợp được - Thử hoạt tính kháng nấm của các dẫn chất tổng hợp được 2. 1.4 Phương pháp thực nghiệm 2. L4.1 Tổng hợp hoá học - Một phương pháp trình bày trong phần tổng quan sẽ được sử dụng để tổng hợp một số dẫn chất 2- amino -6- methylsulfonylbenzothiazol Sau đó, các điều kiện cho phản ứng tổng họp sẽ được khảo sát để tìm ra điều kiện cho hiệu suất tổng hợp cao nhất -... và tế bào ung thư vú [2 1 ]: 1 .2 Một số phương pháp tổng hợp dẫn chất benzothiazol Các dẫn chất benzothiazol thường gặp là các dẫn chất 2- aminobenzothiazol hoặc 2- arylbenzothiazol Sau đây là một số phương pháp thường được sử dụng để tổng hợp các dẫn chất này 1 .2. 1 Phương pháp Masao Yoshỉda Phương pháp này được Masao Yoshida và cộng sự thực hiện trong quá trình tổng hợp và đánh giá hoạt tính sinh học. .. 73,33 % 160 ,2 76, 58 % 0,41 0 ,61 0,58 0,55 ■ * Công thức phân r Công thức câu tạo Chất tử và khối lượng phân tử 0 Cv H3C — II S - Nhiêt • Hiêu • R f (trên hệ dung Màu đô m suất môi: DCM- sắc nóng phản Methanol = 9-1) chảy ứng 163 ,4 60 , 46 Bột trắng °c % C20H30N2O3S2 Bột 166 ,5 91,71 M = 410 ""S C18H26N2O3S2 M=3 82 c* trắng °c % 27 1,0 87 ,23 °c % 0 ,63 0 0 Cvi h 3c Su s II ^ N -U „ H 23 -C... nhân và công thức của gôc R được trình bày trong bảng 2: Bảng 2: Tác nhân và công thức của gốc R STT Tác nhân Công thức của gôc Chẫt R 1 Hexanoyl clorid -(CH2)4-CH3 Cu 2 Octanoyl clorid -(c h 2) 6- c h 3 Cui 3 Nonanoyl clorid -(c h 2) 7- c h 3 C 4 Decanoyl clorid -(c h 2) 8- c h 3 Cy 5 Lauroyl clorid -(CH2) , o -CH3 Cyi a Tổng hợp 2- hexanoyl -6- methylsulfonylbenzothiazol (chất Cfi) ❖ Sơ đồ phản ứng: ịự Dụng. .. Chất Bảng 3: Các kết quả tổng hợp chung _ Nhiệt Công thức đô Màu phân tử và khối Công thức cẩu tạo sắc nóng lượng phân tử chảy • Hiệu R f (trên hệ suất dung môi: phản DCM-Methanol ứng = 9-1) C 10H 10N 2O 2S2 Chi c -IV 8h 17 trắng 189 °c % C 14ỈỈI8N 2O 3S 2 Bột 153,3 74,43 trắng C 1 6 Ĩ 2 2 N 2 O 3 S 2 Bột M=354 C7H11 74, 12 M= 3 26 C sH „ 187­ M =25 4 c„ Bột trắng C 17H24N 20 3 S2 Bột M= 368 trắng 25 ... — HOH HCO NCC2C2 OH s C 12H 12N 2O5S2 M= 328 26 Trắng 0 ,2 0 2. 2 .2 Xác đỉnh cấu trúc Với các dẫn chất tổng họp được, chúng tôi đã tiến hành xác định cấu trúc của các chất bằng cách đo phổ: - Phổ hồng ngoại (IR) - Phổ khối lượng (MS) 2. 2 .2. 1 Phổ IR Phổ hồng ngoại được ghi trên máy Perkin Elmer với kỹ thuật viên nén KBr trong vùng 4000-500 cm' 1 tại phòng Thí nghiệm trung tâm - trường Đại học Dược Hà nội... -CfiH 13 6n CH 71 5 m/z = 26 9 -COC7H15 C7H15 +H m/z =22 9 - Chât Cvii’ Ọ II L h 2 h 2 II Ọ c - c —^— OH -c 2 o H3 2 3■ V-H- h3 - s c -ch 2 o m /z = 26 9 f-0 n o H3 — s C 3 c ' V a- ^ - " 2 ^ - 0H 'CO ;CO > CiH O m/z =22 9 Nhận xét: Kết quả phân tích cho thấy cả chất Cu và Ciii đều có pic phân tử, có số khối bằng đúng số khối của chất dự kiến Phân tích phổ đồ cho phép nhận biết được các pic phân mảnh phù hợp với... Tổng hợp 2- nonanoylamino -6- methylsulfonylbenzothiazol (chất C/y) ❖ Sơ đồ phản ứng: 20 ch3 ❖ Tiến hành: - Thực hiện tương tự như quá trình tổng hợp chất Ch, chỉ khác tác nhân phản ứng Để tổng hợp chất Civ chúng tôi thực hiện với: + Cân 0 ,69 0 g (3 mmol) 2- amino -6- methylsulfonylbenzothiazol + 1,50 ml (9 mmol) nonanoyl clorid ♦> Kết quả tổng hợp: - Hiệu suất: 76, 58 % - Nhiệt độ nóng chảy: t°nc = 160 ,2 °c - . 4- (6- (methylsulfonyl)benzothỉazol -2- ylamỉno)-4- oxobutanoic (Cyu) . 23 2. 2.1.4. Kết quả chung 25 2. 2 .2. Xác định cấu trúc 27 2. 2 .2. 1. Phổ IR 27 22 .2. 2. Phổ MS 29 2. 2.3. Thử tác dụng kháng nấm 32 2 .2. 4. Bàn luận 35 2. 2.4.1 16 2. 2.1. Tổng hợp các dẫn chất 16 2. 2.1.1. Tổng hợp 2- acetylamỉno -6- methylsulfonylbenzothiazol (chất Cị) 16 2. 2.1 .2. Tổng hợp các dẫn chất với tác nhân acyỉ clorid 16 a. Tổng hợp 2- hexanoylamino -6- methylsulfonylbenzothiazol. sau: 1. Tổng họp một số dẫn chất 2- acylamino- 6- methylsulfonylbenzothiazol. 2. Khẳng định cấu trúc của các dẫn chất tổng hợp được. 3. Thử hoạt tính sinh học (kháng nấm, mốc) của các dẫn chất tổng