Tổng hợp và thử tác dụng sinh học của một số dẫn chất của isatin

^ " itD BỘYTẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC Dược HÀ NỘI HÀ QUỐC KHÁNH TỔSTG hỌp tà thử Tác dọỉg sdkh học của MỘT số DẨar CHẨT CỬA ISATDV (KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP Dược sĩ KHOÁ 2001- 2006) Người hướng dẫn : PGS. TS. NGUYÊN QUANG ĐẠT TS. TRẦN VIẾT HÙNG Nơi thực hiện : BỘ MÔN HOÁ HỮU c ơ Thời gian thực hiện : 02/2006 - 05/2006 HÀ NỘI 05/2006. , ^ £ ằ ie ẩ Ì ề n , í ử t 'Đ c hoồn thành luận văn íiồỵ, tôi luôn nhện được ôự hữỏng dẫn tận tính chu đáo của: DGỐ. Tỗ. Nguỵễíi Quang Dạt Tỗ. Trần Viết HÙ115 Tôi xin tỏ lòng biết ơn sâu fiắc tỏi ôự quan tâín giúp đõ tận tinh đó. Tôi cũng xin chân thồnh cẫm ơn CN. Lê Thị Thuý Hạnh, Dổ. Nguỵễn Thị Huỵén Phòng Thí nghiộni Trang tâm -Tnlòng ĐH Dược Hồ Nội. Tổ . Thồnh Thu Thuỷ Phòng Khối phổ (Viện Hoố Học). Tổ .Lê Mai Hương. Tô. Trần Thị Như Hằng (Phòng ồinh học thực nghiộm- Viộn Hoá học các hợp chất thiên nhiên ), vồ toồn bộ thầy cô , Kỹ thuật viên bộ môn Hoá hữu cơ, các thầy cô trong ừưòng, các phòng beưi, thư viện đã tạo điổu kiện đ ể tôi hoồíi thành khoá luận Í1Ồ7. Cuối cùng tôi xin cảm ơn gia đình, bạn bè, đã luôn động viên giúp đõ tôi hoàn thồnh khoố luận tốt nghiệp nà/. Hè Nội. ngảỵ 19/05/2006 ồioh viên: Hà Quốc Khánh MỤC LỤC ĐẶT VẤN ĐỂ 1 PHẦN 1. TỔNG QUAN 3 1.1. TÁC DỤNG SINH HỌC CỦA DẪN CHẤT c ủ a ISATIN 3 1.1.1. Tác dụng kháng khuẩn kháng nấm 3 1.1.2. Tác dụng kháng lao 5 1.1.3. Tác dụng chống phân bào 6 1.1.4. Tác dụng kháng virus 7 1.1.5. Tác dụng ức chế men monoamỉnooxydase (MAO) 8 1.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP ISATIN VÀ DẪN CHẤT 10 1.2.1. Các phương pháp tổng hợp di vòng isatìn 10 1.2.2. Các phương pháp tổng hợp dẫn chất của isatìn 12 PHẦN 2. THựC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ 17 2.1. NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP THựC NGHIỆM 17 2.1.1. Hoá chất 17 2.1.2. Phương tiện 17 2.1.3. Phương pháp thực nghiệm 17 2.2. TỔNG HỢP HOÁ HỌC 17 2.2.1. Tổng hợp thỉazolidin-2,4-dion 17 2.2.2. Tổng hợp 5-methylisatìn 18 2.2.3. Tổng hợp một số dẫn chất của isatin 20 2.3. KIỂM TRA ĐỘ TINH KHIẾT VÀ XÁC NHẬN CẤU TRÚC 30 2.3.1. Sắc kí lớp mỏng 30 2.3.2. Phân tích phổ hồng ngoại 30 2.3.3. Phán tích phổ tử ngoại 32 2.3.4. Phân tích phổ khối lượng 33 2.4. THỬ TÁC DỤNG SINH HỌC 36 2.4.1. Nguyên tắ c 36 2.42. Các bước tiến hành . 37 2.4.3. Kết quả thử tác dụng sinh học 38 2.5. BÀN LUẬN 41 2.5.1. Bàn luận về tổng hợp hoá học 41 2.5.2. Bàn luận về xác định cấu trúc 41 2.5.3. Bàn luận về hoạt tính kháng khuẩn 41 2.5.4. Bàn luận về hoạt tính kháng nấm 42 PHẦN 3. KẾT LUẬN VÀ ĐỂ XUẤT 43 3.1. KẾT LUẬN 43 3.2. ĐỂ XUẤT 43 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHU LUC CÁCCHỮVIẾTTẮT DMF : Dimethylformamid. DMSO : Dimethyl sulfoxid. IR : Infrared spectroscopy. KLFl : Khối lượng phân tử. MIC : Minimal inhibitory concentration (Nồng độ ức chế tối thiểu). MS : Mass spectroscopy. SKLM : Sắc ký lớp mỏng. UV : Ultraviolet spectroscopy. vsv : Vi sinh vật. ĐẶT VÂN ĐỂ Ngày nay cùng với sự phát triển vô cùng mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật là sự xuất hiện của nhiều bệnh mới vói mức độ nguy hiểm ngày càng cao. Khi nhu cầu phòng và chữa bệnh ngày càng tăng, các chế phẩm thiên nhiên dùng làm thuốc khó có thể đáp ứng đựơc. Chính vì vậy nhiều nhà khoa học, nhiều công trình nghiên cứu về tổng hợp hóa học, đóng vai trò vô cùng quan trọng trong việc tìm ra chất có tác dụng sinh học. Trong thế kỉ 21 nhu cầu chăm sóc sức khỏe con ngưòi được quan tâm đặc biệt.Việc tìm ra những loại thuốc mới có hiệu qủa diều trị cao, an toàn cho người sử dụng hiện nay được đặt lên hàng đầu. Tuy nhiên để tìm ra một loại thuốc mới, an toàn nhà sản xuất phải đầu tư một lượng kinh phí khổng lồ cho nghiên cứu và thử nghiệm i n vivo, in vitro. Do vậy các nhà khoa học tập trung nghiên cứu tổng hợp các thuốc mới từ những chất đã biết tác dụng sinh học hoặc đã dưọc sử dụng làm thuốc bằng cách thay đổi cấu trúc hóa học của chất này để giảm chi phí và thời gian nghiên cứu. Isatin và dẫn chất là một dãy chất hữu cơ đã được nghiên cứu một cách có hệ thống về cấu trúc hóa học cũng như tác dụng sinh học. Nhiều công trình nghiên cứu đã công bố cho thâý chất isatin có hoạt tính sinh học phong phú như: Kháng khuẩn, kháng nấm, kháng virus, kháng lao, chống phân bào, ức chế men monoaminooxydase và nhiều tác dụng dược lý khác [3-5], [20], [22], [24], [27], [31]. Tuy rằng có rất ít công trình nghiên cứu về isatin, 5-methylisatin trên thế giới được công bố nhưng đã có nhiều công trình nghiên cứu trong nước cho thấy chúng có tác dụng sinh học tốt. Vì vậy để tìm hiểu thêm về tác dụng của isatin và dẫn chất chúng tôi tiến hành tổng hợp hai dãy chất của isatin và 5- methylisatin với các mục tiêu sau: + Tổng họp 5-methylisatin, sau đố nghiên cứu hai dãy dẫn chất của isatin và 5-methylisatin bằng các phản ứng ngưng tụ và phản ứng Mannich. + Thử tác dụng sinh học của các chất tổng họp được với hy vọng tìm được chất có tác dụng sinh học và rút ra nhận xét sơ bộ về mối liên quan giữa cấu trúc và tác dụng. Chúng tôi hy vọng rằng nghiên cứu này sẽ góp phần nhỏ vào những nghiên cứu, tìm kiếm hoạt chất có tác dụng sinh học cao thuộc dãy dẫn chất isatin. PHẦN I: TỔNG QUAN 1.1. TÁC DỤNG SINH HỌC CỦA DẪN CHẤT c ủ a ISATIN. Qua tham khảo các công trình nghiên cưú về isatin và dẫn chất [3-5], [11], [20], [23], [27], [29], [31] cho thấy dẫn chất của isatin có nhiều tác dụng sinh học đáng quan tâm: > Tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm. > Tác dụng kháng lao. > Tác dụng chống phân bào. > Tác dụng kháng virus. > Tác dụng ức chế men Monoaminoxydase (MAO). 1.1.1. Tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm. Năm 1980, tác giả D.maysinger và M.movrin và M.M .Saric [27] đã tiến hành nghiên cứu tổng hợp thử tác dụng tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm của 17 dẫn chất base Mannich và hydrazon của 5-iodoisatin và 5-cloroissatin. NHR X=I, C1 R= - H - c s NRR’ = -C H 3 -C O CH 3 - NH2 - N(CH2CH20H) -N (CH(C H3)2) - N(CH2CH2C02 / \ ■N o \ ___/ /■ N V Kết qủa cho thấy rằng các chất này có tác dụng tốt vói vi khuẩn Gram(+) như: Staphylococcus aureus, Staphylococcus albus và vi khuẩn Gramị-) như : Escherichia coli, Klebsiela preumoniae ở nồng độ khác nhau. Ngoài ra một số chất còn có tác dụng tốt vói nấm Candida monosa. Cùng thời gian này, tác gả K.C.V.N.Pathark và S.K.Jain[23]; cũng đã tổng hợp và thử tác dụng đối với vi khuẩn Gram (+) \ầ. Gram (-) của isatin và dẫn chất như: Staphylococcus albus, Escherichia coli ở các nồng độ khác nhau (420mg/ml). Nguyễn Quang Đạt, Trần viết Hùng và cộng sự đã nghiên cứu, tổng hợp và thăm dò tác dụng sinh học của dẫn chất 5-Fluoroisatin [9], [12], [13] kết qủa cho thấy rằng 5-Fluoroisatin, 5-Fluoro-l-morpholinomethylisatin, 5- Fluoro-1-piperidinnomethylisatin có tác dụng mạnh vói 9 chủng vi khuẩn thử nghiệm và các chất base Manich có tác dụng mạnh hcfn so với các chất cùng dãy ngoài ra chúng còn có tác dụng với nấm Candida albicans. CHjB B = •N o v _ y /■ ■N V Tiếp theo đó vào năm 2000, các tác giả này tiếp tục nghiên cứu tổng hợp, thăm dò tác dụng sinh học cuả 5-bromo-l-morpholinomethylisatin và các dẫn chất của chúng [8]. Kết quả cho thấy 5-bromoisatin và 5-bromo-l- morpholinomethylisatin có tác dụng mạnh với 8 chủng vi sinh vật thử nghiệm ở nồng độ Img/ml. Năm 1994 M.S.Pani và V.M.Reddy [28] đã tổng hợp và thử tác dụng kháng khuẩn cuả một số dẫn chất cuả 7-Cloroisatin và 7- Cloroisatin-3 (3’- amino-4’-hydroxy) benzoylhydrazon. Kết quả cho thấy các chất trên có hoạt tính với 1 số chủng vi khuẩn. -NHCO- -OH C1 ^ NH2 ' N ^ H 1.1.2. Tác dụng kháng lao Với trực khuẩn lao Mycobacterium tuberculosis, một số dẫn chất hydrazon của isatin đã được nghiên cứu thử tác dụng kháng lao và cho kết qủa tốt. Theo s . Kochimora và cộng sự [33] thì 3- oxim, 3-hydrazon, 3- phenylhydrazon, 3-thiosemicarbazon có tác dụng chống lao ở nồng độ rất nhỏ (1/40.000-1/20.000). Năm 1967, các tác giả A.B.Tomchin và cộng sự đã thử tác dụng kháng lao của isonicotinoylhydrazon cuả isatin. Kết quả cho thấy chất này có tác dụng ức chế Mycobacterium tuberculosis ở nồng độ 2|j,g/mL Đặc biệt đối với chủng Mycobacterium tuberculosis đã kháng rimifon va streptomycin chất này cũng có tác dụng tốt. N H C O — C5H4N [...]... các tác giả Nguyễn quang Đạt và Trần viết Hùng và cộng sự đã đi sâu nghiên cứu tác dụng kháng trực khuẩn lao cuả một số dẫn chất 3theosermicarbazon và isonicotylonylhydrazon của isatin và 5-hologenoisatin [12] Kết qủa cho thấy 12 dẫn chất có tác dụng mạnh với trực khuẩn lao (Mic:0,2-50|^g/ml) và các dẫn chất thế 5-bromo có tác dụng mạnh hơn chất không thế.Trong đó chú ý nhất là có một số chất còn có tác. .. dẫn chất isatin Kết qủa cho thấy các dẫn chất 5bromoisatin có tác dụng ức chế men MAO mạnh trong đó có 5-bromoisatin có độc tính thấp nhất trong các nghiên cứu có tác dụng Năm 1990, dựa trên sự nghiên cứu sơ bộ về tác dụng kháng MAO của isatin đã được công bố, B.Grinberg và cộng sự đã tổng hợp và thử tác dụng cuả 18 dẫn chất cuả isatin trên gan lợn Kết quả cho thấy 18 dẫn chất này có tác dụng ức chế... các nhà khoa học tiếp tục nghiên cưú tổng hợp một số dẫn chất cuả p-thiosemicarbazon, các base Manich của isatin và dẫn chất, các chất này cho thấy hiệu qủa trên virus đậu mùa, virus daị, virus bại liệt, virus cúm [30] điển hình là chất: CH3 / R =-H -Br-C H 3 -N V /■ -N V / -N V -N(CH 3)2 Năm 1969, P.W.Sadler đã công bố kết qủa tổng hợp và thử tác dụng kháng virus của một số dẫn chất N-alkylisatin-o-... Manich và một số dẫn chất hydrazon đã được nghiên cứu cho thấy chúng có tác dụng chống phân bào, chống ung thư Nhà nghiên cứu người mỹ F.D.Pop [29] đã tổng hợp và công bố tác dụng chống khối u của 3 -(o-nitrophenỵl) hydrazonisatin : R = -H -C H 3C 0 R' - X H 1.1.4 Tác dụng kháng vỉrus Từ năm 1960, methisazon một dẫn chất p-thiosemicarbazon của Nmethylisatin đã được dùng làm thuốc phòng bệnh đậu mùa và. .. hợp hoá học chúng tôi đã tổng hợp được 8 chất gồm thizolidin-2,4-dion (I), 5-methylisatin (II) các dẫn chất ngưng tụ của isatin và 5-methylisatin (III-IV), các dẫn chất base Mannich của III và IV (V-VIII) 2 Đã tiến hành khảo sát thông số về thời gian phản ứng bằng SKLM để tìm thời gian phản ứng tối ưu 3 Đã kiểm tra độ tinh khiết của các chất tổng hợp được bằng SKLM và xác định nhiệt độ nóng chảy của chúng... Rf = 0,35 2.2.4 Tổng hợp một số dẫn chất base Mannỉch của chất III và rv Trong cấu tạo phân tử chất III, VI có hai nguyên tử hydro linh động Đó là H ở nhóm -NH amid của hợp phần isatin, và H của nhóm -NH imid của hợp phần thiazolidin-2,4-dion, vì vậy khi tham gia phản ứng Mannich với amin thơm bậc 2 và formaldehyd hai nguyên tử hydro này đều có khả năng tham gia phản ứng tạo thành hợp chất base diMannich... các chất này có khả năng kháng virus cao [30] điển hình là chất: l-ethyl-5fluoroisatin thiosemicarbazon N — NH— C — NH2 1.1.5 Tác dụng ức chế men Monoaminooxydase (MAO) Năm 1962, khi tiến hành so sánh indol và isatin, Muler và cộng sự thấy rằng isatin có tác dụng ức chế men MAO trong dịch đồng nhất của gan lợn Năm 1984, tác giả D.G Xedere và cộng sự đã nghiên cứu tác dụng ức chế men MAO của 25 dẫn chất. .. khuẩn, kháng nấm, chống phân bào 1.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP ISATIN VÀ DẪN CHẤT 1.2.1 Các phương pháp tổng hợp dị vòng isatin CTPT: o H Isatin (1-H -indol-2,3-dion) 1.2.1.1 Oxy hóa Indigo Isatin là tên bắt nguồn từ cây chàm châu âu Isatis tinctoria do Laurent và Erdmant tìm ra năm 1841 Các tác giả này đã tổng hợp isatin bằng cách oxy hóa indigo với tác nhân oxy hóa Na2Cĩ207 Sơ đồ phản ứng như sau:... Morphocyclin GỊycocyclin Ro litetracyclin Ngoài ra một số dẫn chất base Mannich của các chất khác cũng được tổng hợp và thử tác dụng sinh học như dẫn chất base của nitrofurantoin có hoạt tính kháng khuẩn mạnh [15] PHẦN 2: THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ 2.1 NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP THựC NGHIỆM 2.1.1 Hoá chất: Các hoá chất sử dụng là loai thông thưòfng p, PA 2.1.2 Phương tiện: Sắc kí lớp mỏng trên bản mỏng Kieselgel... nghiệm: Sử dụng các phưcmg pháp thực nghiệm trong hoá học hữu cơ để tổng hợp các sản phẩm dự kiến Kiểm tra độ tinh khiết bằng SKLM và đo nhiệt độ nóng chảy Xác định cấu trúc dựa trên kết quả phân tích phổ u v , IR, và khối phổ Thử tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm theo phương pháp hiện đại của Vanden Bergher và Vlietlinck (1994) trên phiến vi lượng 96 giếng 2.2 TỔNG HỢP HÓA HỌC: 2.2,1 Tổng hợp thỉazolỉdỉn-2,4 . bộ về tác dụng kháng MAO của isatin đã được công bố, B.Grinberg và cộng sự đã tổng hợp và thử tác dụng cuả 18 dẫn chất cuả isatin trên gan lợn. Kết quả cho thấy 18 dẫn chất này có tác dụng. isatin và dẫn chất chúng tôi tiến hành tổng hợp hai dãy chất của isatin và 5- methylisatin với các mục tiêu sau: + Tổng họp 5-methylisatin, sau đố nghiên cứu hai dãy dẫn chất của isatin và 5-methylisatin. DỤNG SINH HỌC CỦA DẪN CHẤT c ủ a ISATIN. Qua tham khảo các công trình nghiên cưú về isatin và dẫn chất [3-5], [11], [20], [23], [27], [29], [31] cho thấy dẫn chất của isatin có nhiều tác dụng sinh