Tổng hợp và thử thách sinh học của một số dẫn chất 5 aryliden thiazolidin 2,4 dion

BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI VŨ THỊ MÙNG TỔNG HỢP VÀ THỬ TÁC DỤNG SINH HỌC CỦA MỘT SỐ DẪN CHẤT 5 - ARYLIDEN - THIAZOLIDIN - 2,4 - DION (KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP Dược sĩ KHOÁ 2001-2006) Người hướng dẫn : PGS.TS. NGUYÊN QUANG ĐẠT TS.NGUYỄN NGỌC ANH Nơi thực hiện : BỘ MÔN HOÁ HỮU c ơ Thời gian thực hiện : 19/02-19/05/2006 HÀ NỘI,THÁNG 5-2006 Lời cảm ơn Trước hết cho phép em bày tỏ lòng cảm kính trọng và biết OTI sâu sắc tới PGS.TS Nguyễn Quang Đạt, TS. Nguyễn Ngọc Anh - Bộ môn Hoá hữu cơ - Trường đại học Dược Hà Nội, những người thầy đã tận tụy đã dìu dắt em hoàn thành khoá luận tốt nghiệp này. Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy cô, cán bộ kỹ thuật viên trong bộ môn Hoá hữu cơ. Trong quá trình thực hiện đề tài em đã nhận được sự giúp đỡ rất nhiều của CN. Lê Thị Thúy Hạnh, DS. Nguyễn Thị Huyền - Phòng thí nghiệm trung tâm ( Trường đại học Dược Hà Nội ); TS. Thành Thu Thuỷ- Phòng khối phổ (Viện Hoá học), T.s Trần Thị Như Hằng, TS Lê Mai Hương - Phòng Sinh học thực nghiệm - Viện Hoá học các hợp chất thiên nhiên - Viện KH Và CN Việt Nam; cùng toàn thể các thầy cô giáo trong trường và các phòng, ban, thư viện. Em xin chân thành cảm on. Cuối cùng em xin gửi lời tới gia đình, bạn bè những người đã giúp đỡ động viên em trong suốt 5 năm học vừa qua. Hà nội, ngày 18 tháng 5 năm 2006 Sinh viên Vũ Thị Mừng MỤC LỤC Trang ĐẶT VẤN ĐỀ 1 PHẦN 1 : TỔNG QUAN 2 1.1 .Tác dụng sinh học của thiazolidin- 2,4 - dion và dẫn chất 2 1.2.Phưofng pháp tổng hợp và khả năng phản ứng của thiazolidin- 2,4 - dion 7 1.3. Phản ứng ngưng tụ của thiazolidin- 2,4 - dion với các aldehyd thơm 10 1.4. Phản ứng Mannich 12 PHẦN 2 : THựC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ 15 2.1. Hoá chất, phương tiện sử dụng và phương pháp thực nghiệm 15 2.2. Tổng hợp hoá học 17 2.2.1 . Sơ đồ tổng hợp hoá học 17 2.2.2. Tổng hợp thiazolidin - 2,4 - dion ( I ) 17 2.2.3. Tong hợp 5 - benzyliden - thiazolidin - 2,4 - dion ( II ) 18 2.2.4. Tổng họp các dẫn chất base Mannich của 5-benzyliden-thiazolidin-2,4- dion (II) 19 2.3. Kiểm tra độ tinh khiết và xác định cẩu trúc 28 2.3.1. Kiểm tra độ tinh khiết 28 2.3.2 . Xác định cấu trúc của các chất tổng hợp được 29 2.4. Thử tác dụng sinh học 34 2.4.1. Thử tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm 34 2.4.2. Thử tác dụng kháng tế bào ung thư 38 2.5. Bàn luận 40 2.5.1. về tổng hợp hoá học 40 2.5.2. về xác định cấu trúc 40 2.5.3. về tác dụng sinh học 41 PHẦN 3 : KẾT LUẬN VÀ ĐÈ XUẤT 43 Tài liệu tham khảo Phụ lục CÁC CHỮ VIẾT TẮT DMF : Dimethylformamid DMKT ; Dung môi khai triển DMSO : Dimethylsulfoxid ĐTĐ : Đái tháo đường Hep - 2 : Tế bào ung thư gan người IR : Infrared spectroscopy (phổ hồng ngoại) Lư : Tế bào ung thư phổi MIC : Minimal inhibitory concentration ( Nồng độ ức chế tối thiểu ) MS : Mass spectrometry ( phổ khối lượng ) SKLM : Sắc kí lớp mỏng ư v : Ultraviolet spectroscopy ( phổ tử ngoại ) ĐẶT VẤN ĐÈ Thuốc sử dụng trong công tác phòng và chữa bệnh có nhiều nguồn gốc khác nhau, trong đó các thuốc được tạo ra bằng phương pháp bán tổng hợp và tổng hợp giữ một vai trò quan trọng. Ngày nay cùng với sự phát triển mạnh mẽ của các ngành khoa học kĩ thuật và công nghệ, tổng hợp hoá dược đã có những tiến bộ vượt bậc, đã đóng một phần không nhỏ trên con đường tìm kiếm những thuốc mới. Các thuốc có nguồn gốc tổng hợp hoá dược giờ đây đóng vai trò quan trọng trong cuộc sống và chiếm một số lượng rất lÓTi. Trong lĩnh vực tổng hợp thuốc, để nhanh chóng tạo ra thuốc mới, 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 hơn vấ có hiệu quả cao hơn trong điều trị. Nhiều công trình nghiên cứu đã công bố các dẫn chất của thiazolidin- 2,4-dion có những tác dụng sinh học rất đáng quan tâm: kháng khuẩn, kháng nấm, chống tiểu đường, kháng lao và kháng các dòng tế bào tế bào ung thư người [5]; [8 ]; [17]; [19]; [21] Với mong muốn góp một phần nhỏ làm phong phú thêm các nghiên cứu về dãy dẫn chất thiazolidin-2,4-dion, chúng tôi đã thực hiện đề tài: " Tổng hợp và thử tác dụng sinh học của một số dẫn chất 5- aryliden- thìazolỉdin-2,4 -dìon “ với các mục tiêu sau đây: 1- Tổng hợp 5-benzyliden-thiazolidin-2,4-dion và một số dẫn chất base Mannich, 2- Thử sàng lọc tác dụng sinh học (kháng khuẩn, kháng nấm, kháng tế bào ung thư ) với mong muốn tìm ra các dẫn chất có tác dụng sinh học cao. Đồng thời qua đó rút ra được những kết luận sơ bộ về mối liên quan cấu trúc hoá học - tác dụng sinh học của dãy chất này. PHÀNl TỎNG QUAN 1.1.TÁC DỤNG SINH HỌC CỦA THIAZOLIDIN-2,4-DION VÀ DẪN CHẤT 1.1.1. Tác dụng kháng khuẩn : Đây là tác dụng đáng chú ý của dãy dẫn chất thiazolidin-2,4-dion. Nhiều công trình nghiên cứu cho thấy dãy dẫn chất này có tác dụng kháng khuẩn mạnh. L.Ya . Ladnaya và N.M.Turkevich [24] đã tổng họp một dãy các dẫn chất bằng cách ngưng tụ thiazolidin-2,4-dion với 5-nitrofurfural. % -NH 02 N /^ 0 "^(CH=CH)-CH^^S^ '^ 0 (n = 0;l) Các chất này có tác dụng mạnh với các vi khuẩn đường ruột như Shigella flexneri, Escherichia coli. Tiếp tục nghiên cứu trên, nhà khoa học người thụy điển E.B.Akerblom [19] đã tổng họp và thử tác dụng kháng khuẩn của các dẫn chất thiazolidin- 2,4 - dion: % í I N -R i ( n = 0 ; 1 ; Ri = H , Alkyl ; = 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 (+): Sta. aureus, p - haem streptococcus và 3 chủng Gram (-): E.coli, Pseu. aeruginosa, p.vulgaris ) bằng kĩ thuật pha loãng. Trong các dẫn chất với thiazolidin-2,4-dion mới tổng hợp được 9 chất thực sự có tác dụng diệt khuẩn mạnh trên 5 chủng vi khuẩn kiểm định, Giá trị MIC nằm trong khoảng từ 0,2-12,5 n g/ml. Năm 1994 tác giả Nguyễn Thị Xuân Thuỷ, [15] đã tổng hợp thành công 5-(5 -nitro-2 -furfuryliden)-thiazolidin-2,4- dion và các dẫn chất base Mannich: 0 , O2N/ CH^^S' ^ ' ^ 0 RI ; R2 = Alkyl , Aryl Kết quả thử tác dụng sinh học cho thấy các chất này có tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm và chống phân bào trên mô sinh thực vật mạnh. Năm 2003, công trình nghiên cứu luận án tiến sĩ dược học của tác giả Đinh Thị Thanh Hải [8 ] một lần nữa khẳng định dẫn chất của 5-nitro furfural và thiazolidin-2,4-dion cùng với các dẫn xuất base Mannich của chúng có tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm, chống phân bào và kháng tế bào ung thư người. 1.1.2. Tác dụng kháng nấm Một số các dẫn chất của thiazolidin-2,4-dion do N.M.Turkevich và cộng sự [27] tổng hợp được có tác dụng kháng khuẩn và kháng nấm mạnh. Cấu trúc của chúng có dạng bis 2,4-thiazolidin-2,4-dion. Ọ. -N - X — N 0 0 s '^Ar X = - CĨỈCH2OCH2CH2 - = -H 2 C- •CH2— = - C ỉịC 0 CH2 - Năm 2005 tác giả Lê Tiến Dũng [4] đã tổng hợp và thử hoạt tính kháng nấm của một số dẫn chất 5- aryliden-thiazolidin-2,4-dion . o -N H A r-C H ^^S (A r = -Q H 5 ;m -N 0 2 -C6 H4 ) Kết quả cho thấy các sản phẩm ngưng tụ có tác dụng kháng nấm khá mạnh, đặc biệt 5-benzyliden-thiazolidin-2,4-dion có tác dụng tốt với hai chủng nấm thử nghiệm là : Asp. nỉger, p.oxysporum. 1.1.3. Tác dụng kháng lao Hiện nay bệnh Lao đang trở lại cùng với đại dịch HIV - AIDS gây nên tình trạng kháng thuốc điều trị. Một số phác đồ tỏ ra không hiệu quả trong điều trị Lao nữa. Do vậy nghiên cÚTa thuốc mới điều trị Lao kháng thuốc đang trở nên rất cần thiết. Hai nhà nghiên cứu N.M.Turkevich và Yurzkenko [27' đã nhận thấy các dẫn chất của thiazolidin-2,4-dion như aryliden thiazolidin- 2,4-dion, các hydrazon, semicarbazon, thiosemicarbazon có tác dụng kháng vi khuẩn Lao. CH3 N - C H - C H 2 R2 /CHs X ( R, = NCh ; ^ = ) Dần chất này được chứng minh có tác dụng rất tốt đối với Mycobacterỉum turbeculosis kể cả đã kháng một số thuốc điều trị lao khác. 1.1.4. Tác dụng chống đái thảo đường Đái tháo đưcmg ( ĐTĐ ) - căn bệnh hiện đang là mối quan tâm của tất cả các nước phát triển cũng như các nước đang phát triển. Trong vòng 15 -20 năm trở lại đây các nghiên cứu về ĐTĐ đã đạt được những thành tựu rất lớn. Sự phát hiện ra tác dụng chống ĐTĐ của dẫn chất thiazolidin-2,4-dion có thể nói đã tạo ra một hướng đi mới trong nghiên cứu thuốc điều trị ĐTĐ. Một số thuốc đã được ứng dụng trên lâm sàng, một số rất lÓTi các dẫn chất vẫn đang tiếp tục thử nghiệm. Sau đây là một số thuốc đã được ứng dụng vào thực tế [9]: NH Ciglitazone NH NH NH Pioglitzone Rosiglitazone NH Cơ chế tác dụng của nhóm Glitazon [9]: Trong nhân tế bào của những mô nhạy cảm với insulin (như mô mỡ, mô cơ, mô gan) có một loại thụ thể, tên là PPAR gamma. Các Glitazon tạo được phức hợp với thụ thể PPAR gamma, qua đó thúc đẩy được sự điều hoà sao chép gen giúp tổng hợp một số protein cần thiết cho tế bào đáp ứng với hoạt tính của insulin, tóm lại giúp cơ thể giảm sự đề kháng với insulin. Pioglitazon hydroclorid (Actos), Rosiglitazon maleat (Avandia), là hai thuốc hiện đang được sử dụng rộng rãi ở Việt Nam. Chúng có thể được dùng đơn độc hay kết hợp với metformin, sulfonylurea trong điều trị ĐTĐ type 2. [...]... chống phân bào và kháng tế bào ung thư người [4]; [8 ]; [ 15] ; [17] của dẫn chất thiazolidin - 2,4 - dion cũng đã và đang được nghiên cứu với mong muốn tìm ra được các dẫn chất có thể ứng dụng trên lâm sàng, Năm 19 85, Eshba và Salama [19] đã tổng hợp thành công một loạt các dẫn chất của 5 - ( 2 - 0X 0 - indolinyl) - thiazolidin - 2,4 - dion Thử nghiệm hoạt tính kháng ung thư cho thấy các hợp chất này có... nghiệm cho thấy tất cả các chất tổng hợp được đều có tác dụng chống phân bào mạnh trên mộ phân sinh thực vật, kìm hãm hoàn toàn sự phát triển của rễ mầm Năm 2003 các tác giả Đinh Thị Thanh Hải, Nguyễn Quang Đạt [5] ; [8 ' đã công bố kết quả tổng họp và thử tác dụng sinh học của 43 dẫn chất của 5nitrofurfural Trong đó có một số dẫn chất 5- (5 -nitro-2 -furfuryliden )thiazolidin- 2,4- dion khẳng định chúng có... gia phản ứng Mannich Đây là tính chất quan trọng của nhân thiazolidin- 2,4- dion Nhiều chất mới có tác dụng sinh học mạnh đã được tổng hợp dựa vào tính chất đặc biệt này Q o, -H 2 O -NH + HCHO + 'Kt Tác giả Nguyễn Thị Xuân Thuỷ và Đinh Thị Thanh Hải [8 ]; [ 15] đã tổng một loạt các dẫn chất base Mannich của thiazolidin- 2,4- dion thế ở vị trí 5 1.2.2.1.1 Khả năng phản ứng của nhóm methylen ( )c H 2 ) * Tham... thư KB và FL, giá trị IC50 trong khoảng từ 0 ,2 - 2 , 8 ụ g/ml 1.2.PHƯƠNG PHÁP TỎNG HỢP VÀ KHẢ NĂNG PHẢN ỨNG CỦA THIAZOLIDIN- 2,4- DION 1.2.1 Phương pháp tổng hợp thiazolidin- 2,4- dion Có nhiều phương pháp tổng hợp thiazolidin- 2,4- dion Dưới đây chúng tôi nêu một số phưong pháp chính đã được sử dụng nhiều: 1.2.1.1 Phản ứng đóng vòng của thioure với acìd monocloroacetic Phưorng pháp này do hai nhà hoá học. .. độ thưÒTig, nước 2.2 .5 K ết luận - Trong tổng hợp hoá học chúng tôi đã tổng hợp được 6 chất: + Thiazolidin - 2y4 - dion ( I ) + 5 - Benzyliden - thiazolidin - 2,4 - dion ( II ) + 3 - Morpholino methyl - 5 - benzyliden - thiazolidin - 2,4 - dỉon ( III) + J - Pỉperidino methyl - 5 - benzyliden - thiazolidin - 2,4 - dỉon (IV) + 3 -Anỉlino methyl- 5 - benzyliden - thiazolidin - 2,4 - dỉon (V ) + 3 - Para... base Mannich của 5 - benzyliden thiazolidin - 2,4 - dion (lỢ Dựa vào tính chất của nguyên tử H linh động trong nhóm NH (imid) kẹp giữa hai nhóm carbonyl của nhân thiazolidin- 2,4- dion trong phân tử chất (II), chúng tôi đã tiến hành tổng hợp một số dẫn chất base Mannich của chất (II) bằng cách cho chất (II) tác dụng với formaldehyd và các amin bậc 1 và bậc 2 * Sơ đồ phản ứng như sau : Ũ 0.> -NH + HCHO... /C H s 5 - (2 - 0X0 - 3 - indolinylid in )- th iazolid in -2 ,4 -d io n Năm 1994, tác giả Nguyễn Thị Xuân Thuỷ, [ 15] đã tiến hành tổng hợp thành công dẫn chất ngưng tụ của 5- nitrofurfural với thiazolidin- 2,4- dion, sau đó tổng hợp ra một loạt các dẫn chất base Mannich Các chất này được thử tác dụng chống phân bào trên mô phân sinh thực vật: N -C H 2 - N / 1^1 \R 2 R1 ; R2 = Alkyl , Aryl Ket quả thử nghiệm... formaldehyd và các amin bậc 1, bậc 2 Có thể nêu một số thí dụ điển hình: Tác giả Nguyễn Thị Xuân Thuỷ, Đinh Thị Thanh Hải [8 ]; [ 15] đã tổng hợp một loạt các dẫn chất base Mannich của 5- (5 -nitro-2 -furfuryliden )thiazolidin- 2,4- dion theo phương trình sau: -N H U M /V 02 n / ^ o '^ c h ^ ^ s ^ o + HCHO + H ĩ< Ri ‘ 2 — N -C H 2 - - H20^ 02 N ^0^ Kết quả cho thấy các dẫn chất base Mannich I 5- (5- nitro-2-... toluìdino methyl - 5 - benzyliden - thiazolidin - 2,4 - dion (V I) - Đã kiểm tra độ tinh khiết của các chất tổng hợp được bằng SKLM và xác định nhiệt độ nóng chảy của chúng - Việc xác định cấu trúc của các chất tổng hợp được bằng quang phổ hồng ngoại (IR), tử ngoại (UV) và phổ khối lượng (MS) sẽ được trình bày ở phần sau ^ '\ r r ^ Bảng 1 : Hiệu suât và các hăng sô vật lý của các chât tông hợp IV* \) /... ở bảng 3 - Chất I và II có dải hấp thụ ở 3128 em’* và 3138 cm‘*, đặc trưng cho dao động hoá trị của -NH (imid) của vòng thiazolidin- 2,4- dion, trong khi đó 4 chất còn lại (III —VI) là dẫn chất base Mannich nên không có dải hấp thụ này Mặt khác ở hai chất (V, VI) có dải hấp thụ 3395cm‘^ và 3377cm'’ đặc trưng cho dao động hoá trị của -NH-amin ở hợp phần amin thom (anilin và p- toluidin) - Chất I có dải . Đạt [5] ; [8 ' đã công bố kết quả tổng họp và thử tác dụng sinh học của 43 dẫn chất của 5- nitrofurfural. Trong đó có một số dẫn chất 5- (5 -nitro-2 -furfuryliden)- thiazolidin- 2,4- dion. góp một phần nhỏ làm phong phú thêm các nghiên cứu về dãy dẫn chất thiazolidin- 2,4- dion, chúng tôi đã thực hiện đề tài: " Tổng hợp và thử tác dụng sinh học của một số dẫn chất 5- aryliden- . ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI VŨ THỊ MÙNG TỔNG HỢP VÀ THỬ TÁC DỤNG SINH HỌC CỦA MỘT SỐ DẪN CHẤT 5 - ARYLIDEN - THIAZOLIDIN - 2,4 - DION (KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP Dược sĩ KHOÁ 2001-2006) Người hướng dẫn :