Phức chất của Pt(II) không những đóng vai trò cực kì quan trọng trong sự phát triển của hóa học phức chất mà còn có ý nghĩa thực tiễn to lớn. Phức chất của platin (II) có cấu hình vuông phẳng, tương đối bền về động học, có hoạt tính sinh học và hoạt tính xúc tác cao. Trong y học, từ năm 1983 phức chất đầu tiên của Pt(II) là cisđiclorodiamminplatin(II) đã trở thành thuốc được chỉ định chữa trị ung thư ở hàng loạt các bộ phận khác nhau như buồng trứng, tinh hoàn, vòm họng,...với tên dược phẩm là Cisplatin.Tuy nhiên Cisplatin có nhược điểm là độc tính khá lớn, độ tan nhỏ nên thời gian điều trị bệnh lâu, điều này gây hại cho thận. Cho đến nay, ngoài Cisplatin thì đã có thêm hai thế hệ thuốc điều trị ung thư chứa platin là Cacboplatin và Oxaliplatin. Tuy nhiên các thế hệ thuốc kháng ung thư này có nhược điểm là gây phản ứng phụ nghiêm trọng. Đặc biệt gần đây nhất, năm 1999, các nhà khoa học ở Hàn Quốc đã tổng hợp, nghiên cứu được một phức chất mới của platin (II) với tên gọi Sunpla có hoạt tính chống ung thư cao đối với nhiều dòng tế bào ung thư kể cả những loại kháng Cisplatin và có độc tính thấp(27lvcC). Do đó nhiều trung tâm trên thế giới vẫn đang tiếp tục nghiên cứu tổng hợp các phức chất mới của Pt(II) với hi vọng tìm ra được phức chất có hoạt tính ung thư cao, ít độc tính. Ở Việt Nam, từ những năm 1990 nhóm nghiên cứu phức chất thuộc trường ĐHSP Hà Nội đã tập trung nghiên cứu các phức chất cisdiamin hỗn tạp của Pt(II) nhằm tìm kiếm các phức chất có hoạt tính kháng ung thư cao trong đó đáng chú ý là một số phức chất của Pt(II) chứa phối tử amin dị vòng như piperidin có hoạt tính kháng tế bào ung thư cao. Tuy nhiên, các phức chất này mới chỉ được nghiên cứu cấu trúc bằng phương pháp phổ IR, Raman, UVVis và NMR và việc thử hoạt tính kháng tế bào ung thư của các phức chất chưa được hệ thống, mới chỉ được thử trên 1 đến 2 dòng tế bào. Hơn nữa, do sự đa dạng của các phối tử amin thứ 2 nên vẫn còn những khoảng trống về phức chất của Pt(II) chứa piperidin cần được nghiên cứu… Do vậy chúng tôi đã chọn đề tài cho luận văn là: “Tổng hợp, nghiên cứu cấu trúc và hoạt tính kháng tế bào ung thư của một số phức chất platin(II) chứa piperidin và amin dị vòng”. Nhiệm vụ của đề tài bao gồm: Tổng quan tài liệu liên quan đến đề tài Hoàn thiện và cải tiến phương pháp tổng hợp phức chất monopiperidin KPt(piperidin)Cl3 (T0) Tổng hợp một số phức chất điamin hỗn tạp cisPt(Pip)(Am)Cl2 bằng phản ứng của monoPip với các amin tương ứng. Xác định thành phần, cấu trúc của các phức chất tổng hợp được. Thăm dò hoạt tính ức chế sự phát triển của tế bào ung thư đối với các phức chất cisPt(Pip)(Am)Cl2 trên các dòng tế bào ung thư khác nhau.
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI *************** HỒNG THỊ ANH THƯ TỞNG HỢP, NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC VÀ HOẠT TÍNH KHÁNG TẾ BÀO UNG THƯ CỦA MỘT SỐ PHỨC CHẤT PLATIN(II) CHỨA PIPERIDIN VÀ AMIN DỊ VỊNG Chun ngành: Hóa vơ Mã số: 60.44.01.13 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC Người hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN THỊ THANH CHI HÀ NỘI - 2014 Lời cảm ơn! Luận văn: “Tổng hợp, nghiên cứu cấu trúc hoạt tính kháng tế bào ung thư số phức chất platin(II) chứa piperidin và amin dị vòng” thực mơn Hóa học Vơ cơ, Khoa Hóa học Trường Đại học Sư phạm Hà nội Với lòng biết ơn trân thành tơi xin bày tỏ lịng cảm ơn sâu sắc tới TS Nguyễn Thị Thanh Chi – Người hướng dẫn khoa học, đạo, theo dõi, hướng dẫn tận tình, động viên, giúp đỡ tơi suốt q trình thực hồn thành luận văn Tơi xin trân trọng cảm ơn thầy giáo, cô giáo công tác mơn Hóa học Vơ tạo điều kiện tốt giúp thực tốt luận văn Cuối xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến người thân gia đình, thầy giáo, bạn bè và đặc biệt là học viên cao học K23 Phạm Văn Thống giành cho động viên, khích lệ, giúp đỡ nhiều mặt suốt thời gian học tập nghiên cứu Luận văn này được tài trợ bởi kinh phí bởi đề tài cấp bộ MS.B2013-17-39 Hà Nội, ngày 19 tháng 10 năm 2014 Học viên Hồng Thị Anh Thư MỤC LỤC Chú thích: d: doublet (vân đôi); m: multipet (vân bội); ov: overlap (che lấp); un: chưa phân tích được 62 Hình 3.17 Phổ ESI -MS của phức chất cis-[Pt(Pip)(Met)Cl2] .88 97 97 Hình 3.36 Phổ NOESY của phức chất [Pt(Pip)(8-OQ)Cl] 97 DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT Pt(II) ĐHSP IR UV-Vis ESI MS H NMR 13 C NMR X-Ray Am Pip MonoPip Qui Py Quil 8AQ 2AMPy EtOH Mor J Δ Ν platin(II) Đại học Sư phạm Phổ hồng ngoại Phổ đo quang Phổ khối lượng Phổ cộng hưởng từ proton Phổ cộng hưởng từ cacbon Nhiễu xạ tia X đơn tinh thể Amin Piperidin Monopiperidin Quinolin Pyridin quinaldat 8-aminoquinolin 2-metylaminopyrdin Etanol Morpholin Hằng số tách Dao động biến dạng Dao động hóa trị DANH MỤC BẢNG Chú thích: d: doublet (vân đơi); m: multipet (vân bội); ov: overlap (che lấp); un: chưa phân tích được 62 Hình 3.17 Phổ ESI -MS của phức chất cis-[Pt(Pip)(Met)Cl2] .88 97 97 Hình 3.36 Phổ NOESY của phức chất [Pt(Pip)(8-OQ)Cl] 97 MỞ ĐẦU Phức chất Pt(II) khơng đóng vai trị quan trọng phát triển hóa học phức chất mà cịn có ý nghĩa thực tiễn to lớn Phức chất platin (II) có cấu hình vng phẳng, tương đối bền động học, có hoạt tính sinh học hoạt tính xúc tác cao Trong y học, từ năm 1983 phức chất Pt(II) cis-điclorodiamminplatin(II) trở thành thuốc định chữa trị ung thư hàng loạt phận khác buồng trứng, tinh hồn, vịm họng, với tên dược phẩm Cisplatin.Tuy nhiên Cisplatin có nhược điểm độc tính lớn, độ tan nhỏ nên thời gian điều trị bệnh lâu, điều gây hại cho thận Cho đến nay, ngồi Cisplatin có thêm hai hệ thuốc điều trị ung thư chứa platin Cacboplatin Oxaliplatin Tuy nhiên hệ thuốc kháng ung thư có nhược điểm gây phản ứng phụ nghiêm trọng Đặc biệt gần nhất, năm 1999, nhà khoa học Hàn Quốc tổng hợp, nghiên cứu phức chất platin (II) với tên gọi Sunpla có hoạt tính chống ung thư cao nhiều dòng tế bào ung thư kể loại kháng Cisplatin có độc tính thấp(27lvcC) Do nhiều trung tâm giới tiếp tục nghiên cứu tổng hợp phức chất Pt(II) với hi vọng tìm phức chất có hoạt tính ung thư cao, độc tính Ở Việt Nam, từ năm 1990 nhóm nghiên cứu phức chất thuộc trường ĐHSP Hà Nội tập trung nghiên cứu phức chất cis-diamin hỗn tạp Pt(II) nhằm tìm kiếm phức chất có hoạt tính kháng ung thư cao đáng ý số phức chất Pt(II) chứa phối tử amin dị vịng piperidin có hoạt tính kháng tế bào ung thư cao Tuy nhiên, phức chất nghiên cứu cấu trúc phương pháp phổ IR, Raman, UV-Vis NMR việc thử hoạt tính kháng tế bào ung thư phức chất chưa hệ thống, thử đến dòng tế bào Hơn nữa, đa dạng phối tử amin thứ nên khoảng trống phức chất Pt(II) chứa piperidin cần nghiên cứu… Do chọn đề tài cho luận văn là: “Tổng hợp, nghiên cứu cấu trúc hoạt tính kháng tế bào ung thư số phức chất platin(II) chứa piperidin amin dị vòng” Nhiệm vụ đề tài bao gồm: - Tổng quan tài liệu liên quan đến đề tài - Hoàn thiện cải tiến phương pháp tổng hợp phức chất monopiperidin K[Pt(piperidin)Cl3] (T0) - Tổng hợp số phức chất điamin hỗn tạp cis-[Pt(Pip)(Am)Cl 2] phản ứng monoPip với amin tương ứng - Xác định thành phần, cấu trúc phức chất tổng hợp - Thăm dị hoạt tính ức chế phát triển tế bào ung thư phức chất cis-[Pt(Pip)(Am)Cl2] dòng tế bào ung thư khác Chương TỔNG QUAN 1.1 TÌNH HÌNH TỔNG HỢP VÀ NGHIÊN CỨU CÁC PHỨC CHẤT CISĐIAMIN CỦA Pt(II) TRÊN THẾ GIỚI 1.1.1 Các phức chất cis-điamin không hỗn tạp platin(II) Phức chất Pt(II) từ lâu nhà khoa học quan tâm nghiên cứu chúng khơng có ý nghĩa to lớn lý thuyết hợp chất phối trí mà cịn mang lại ứng dụng quan trọng y học Có thể ký hiệu công thức phức chất cis-điamin không hỗn tạp platin(II) sau: Trong đó: Am phối tử amin hữu X phối tử khác Khi Am NH3, X clo ta có phức chất cis-điclorođiaminplatin(II) Phức chất có tên gọi muối Payron Muối Payron tổng hợp nghiên cứu từ cuối kỷ XIX Nhưng tới năm 1969 nhà hóa học người Mỹ B.Rosenberg phát muối Payron có hoạt tính kháng tế bào ung thư cao chứng minh giá trị lâm sàng [59] Năm 1983 hiệp hội y tế Hoa Kỳ đã thức cơng nhận thuốc chữa trị số bệnh ung thư quan thể người như: tinh hoàn, con, buồng trứng, bàng quang, đầu, cổ, xương, màng tử cung, vòm họng, mũi, thực quản, dày, tuyến tiền liệt và phổi [24] Trước Cisplatin đời, ung thư tinh hoàn bệnh gây tử vong cao nam giới với tỉ lệ 70%, Cisplatin đột ngột đảo ngược xu hướng này, với tỷ lệ chữa khỏi bệnh chiếm 90% trường hợp giai đoạn sớm bệnh Tuy vậy, Cisplatin cịn có nhược điểm dễ gây thương tổn chức thận, thương tổn thính giác, suy tủy xương, nước [22, 23, 59, 72] Hiện nay, dược phẩm sử dụng rộng rãi giới với tên thương phẩm Cisplatin Platinol [22, 23, 40, 55] Sau nhiều nhà hóa học giới tìm phương pháp điều chế phức chất Cisplatin hiệu suất độ tinh khiết thấp Việc nghiên cứu phức chất Cisplatin vẫn tiếp tục phát triển, có nhiều cơng trình cơng bố nước giới như: Mỹ, Anh, Pháp, Liên Xô (cũ), Trung Quốc, Ấn Độ, Nhật Bản… Các tác giả khơng tìm đường tổng hợp phức chất Cisplatin có độ tinh khiết hiệu suất cao mà cịn tìm thấy ngun nhân sâu xa gây tác dụng kìm hãm phát triển tế bào ung thư [31, 57, 68] Nhà hóa học người Mỹ Rhoda R.N cộng đưa phương pháp tổng hợp phức Cisplatin đường gián tiếp: chuyển từ K 2[PtCl4] sang K2[PtI4] Sau tổng hợp phức chất cis-điclorođiaminplatin(II), phối tử iodo chuyển thành cloro qua phức chất trung gian Bằng cách tác giả tổng hợp phức chất Cisplatin có độ tinh khiết cao, đủ tiêu chuẩn làm dược phẩm Song hiệu suất phản ứng thấp trình tổng hợp xảy qua bốn giai đoạn: K2[PtCl4] + KI = K2[PtI4] + KCl K2[PtI4] + 2NH3 = [Pt(NH3)2I2] + 2KI [Pt(NH3)2I2] + 2AgNO3 + 2H2O = [Pt(NH3)2(H2O)2](NO3)2 + 2AgI [Pt(NH3)2(H2O)2](NO3)2 + 2KCl = [PtCl2(NH3)2] + 2KNO3 + 2H2O Phương pháp tối ưu để tổng hợp phức Cisplatin công bố dạng paten [58] Các kết nghiên cứu tính chất lý hóa Cisplatin mô tả đầy đủ sách chuyên khảo phức chất [42] Song việc tinh chế cịn vấn đề nhà khoa học quan tâm Trong cơng trình [15] tác giả tìm phương pháp kết tinh đồng phân điclorođiaminplatin(II) từ nước Kết thu phức Cisplatin có độ tinh khiết cao đủ tiêu chuẩn làm dược phẩm Phức chất Cisplatin sử dụng nhiều đơn thuốc để điều trị ung thư tinh hoàn di căn, bao gồm ung thư tinh hoàn seminoma noneminomatous bệnh nhân phẫu thuật điều trị xạ [22, 23, 39] Bên cạnh kết thu việc tổng hợp ứng dụng phức chất Cisplatin, nhà nghiên cứu mở rộng nghiên cứu phức Cisplatin cách thay amoniac clo Am gốc X có cấu tạo khác Khuynh hướng sử dụng Am khác với amoniac tạo nhiều dãy phức chất cis-điamin platin(II) có thành phần cấu tạo đa dạng Nhiều tác giả tổng hợp được phức chất với Am amin béo khơng vịng amin vịng [37, 45, 55] Chẳng hạn cơng trình [55] Am gồm dãy đồng đẳng CnH2n+1NH2 (với n = 1÷12) Các tác giả [48] tổng hợp phức chất với Am amin vòng no gồm xyclopropylamin, xyclobutylamin, xyclopentylamin, xyclohexylamin, xycloheptylamin và X Cl, I, NO2 Trong nhiều cơng trình khác, tác giả thay đổi số nguyên tử cacbon alkylamin mà cịn đưa thêm nhóm vào alkyl Các tác giả [46] tổng hợp phức chất với Am 2-cloroetylamin, X Cl Cấu trúc của phức chất được nghiên cứu dựa vào các phương pháp như: phân tích nguyên tố, phổ IR, phổ H NMR phổ 195Pt NMR Phức chất cho kết tốt thử nghiệm invitro invivo tế bào bạch cầu (L 1210) dòng tế bào ung thư buồng trứng Các alkylamin clo khác 3-cloropropylamin đưa vào phức chất Phức chất mơi trường trung tính mơi trường kiềm xảy phản ứng clo thành nhóm hydroxyl: [Cl2Pt(NH2(CH2)3Cl)2] → [Cl2Pt(NH2(CH2)3OH)2] Phức chất tổng hợp tương tác K 2[PtCl4] với 6-aminoquinolin Hoạt tính sinh học phức phối tử nghiên cứu Ở nồng độ thấp 5.10-4 M phức chất không độc lại thể quá trình ức chế phát triển môi trường nuôi cấy Phức chất Pt(II) với hợp chất dị vòng chứa N tổng quan tài liệu [18] Những năm gần hợp chất nghiên cứu nhiều [33, 41] Phức chất với Am Pyridin (Py), X Cl, Br tổng hợp tương tác K2[PtCl4] với Py.HCl môi trường nước Một loạt phức chất có chứa phối tử Py dẫn xuất 4-Me, 3,5-điMe, 4-Cl, 4-CN, 4-HOCH Py; X Cl, Br, I, ONO2 tổng hợp Hiện phức chất Cisplatin coi tác nhân hoạt tính để điều trị bệnh ung thư tế bào di lâu năm có liên quan đến thận, khung xương chậu, con, bàng quang… Nó coi tác nhân hoạt động điều trị bệnh ung thư đầu cổ [23, 39] sử dụng riêng rẽ Ngoài ra, người ta sử dụng Cisplatin việc điều trị ung thư não tái phát, ung thư xương trẻ em Thuốc có hiệu việc điều trị nhiều bệnh ung thư khác bệnh melanoma ác tính, bệnh Hodgkin lâu năm, ung thư xương người lớn [17] Người ta nghiên cứu ảnh hưởng chống u Cisplatin dạng microcaspsule lên động vật như: chuột, thỏ Nó có tác dụng hiệu bệnh ung thư yoshida chuột Trong cơng trình [48] tác giả nghiên cứu ảnh hưởng Cisplatin đến khả tạo vùng tế bào xương tủy ở chuột Một số tác giả khác lại sâu nghiên cứu nguyên nhân sâu xa gây tác động kìm hãm phát triển tế bào ung thư phức chất [39, 53] Trong phản ứng Cisplatin với DNA, số khép hình thành, chúng phân biệt hệ thống cắt bớt phục hồi Trong vitro mẫu phân tích cắt bớt phục hồi lấy từ người bệnh dùng để đánh giá liên quan đến mức độ phục hồi khép đơn chức, liên kết chéo nội, chéo ngoại phận Cisplatin plasmid DNA Khi có mặt ion cyanid 85% platin bị cắt bỏ 70% liên kết chéo ngoại phận phận plasmid DNA Trong cơng trình [53], tác giả ảnh hưởng giảm oxi máu đến tích tụ độc tính liên kết Cisplatin với DNA tế bào buồng trứng ở chuột má túi Trung Quốc CC7 #221-227 RT: 3.23-3.38 AV: NL: 4.15E5 T: - c ESI Full ms [100.00-2000.00] 790.84 100 95 90 85 80 75 70 Relative Abundance 65 394.88 60 55 50 45 1186.65 40 35 30 25 431.03 1582.17 349.93 15 10 825.64 265.05 20 205.27 662.73 704.43 472.90 851.99 648.53 1221.30 977.44 1059.68 1330.51 1557.27 1659.11 1979.93 1745.33 1927.51 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 m/z Hình 3.19 Phổ ESI -MS của phức chất cis-[Pt(Pip)(Et)Cl2] CC7 #5 RT: 0.11 AV: NL: 9.68E6 T: + c ESI Full ms [100.00-2000.00] 813.75 100 95 90 85 80 75 70 Relative Abundance 65 60 55 50 418.01 45 40 35 1208.17 30 25 1602.82 20 15 10 323.18 194.69 279.34 477.18 533.68 588.70 714.79 899.74 1996.31 1019.03 927.03 1114.30 1408.55 1271.34 1694.57 1505.59 1718.46 1821.50 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 m/z Hình 3.20 Phổ ESI +MS của phức chất cis-[Pt(Pip)(Et)Cl 2] 89 1800 2000 Hình 3.21 Phổ hồng ngoại của phức chất K[Pt(Pip)Cl3] Hình 3.22 Phổ hồng ngoại của phức chất cis-[Pt(Pip)(Met)Cl2] 90 Hình 3.23 Phổ hồng ngoại của phức chất cis-[Pt(Pip)(Et)Cl2] Hình 3.24 Phổ hồng ngoại của phức chất [Pt(Pip)(Benz-1H)Cl] 91 Hình 3.25 Phổ hồng ngoại của phức chất [Pt(Pip)(8-OQ)Cl] Hình 3.26 Phổ hồng ngoại của phức chất cis-[Pt(Pip)(Xyl)Cl 2] 92 Hình 3.27 Phổ 1H NMR của phức chất K[Pt(Pip)Cl3] Hình 3.28 Phổ 1H NMR của phức chất cis-[Pt(Pip)(Met)Cl2] 93 Hình 3.29 Phổ 1H NMR của phức chất cis-[Pt(Pip)(Et)Cl2] Hình 3.30 Phổ 1H NMR của phức chất [Pt(Pip)(Benz -1H)Cl] 94 Hình 3.31 Phổ 1H NMR của phức chất [Pt(Pip)(8-OQ)Cl] Hình 3.32 Phổ 1H NMR của phức chất cis-[Pt(Pip)(Xyl)Cl2] 95 Hình 3.33 Phổ 13C NMR của phức chất cis-[Pt(Pip)(Met)Cl2] Hình 3.34 Phổ 13C NMR của phức chất cis-[Pt(Pip)(Et)Cl 2] 96 Hình 3.35 Phổ 13C NMR của phức chất [Pt(Pip)(8-OQ)Cl] Hình 3.36 Phổ NOESY của phức chất [Pt(Pip)(8-OQ)Cl] 97 Hình 3.37 Phổ nhiễu xạ tia X đơn tinh thể của phức chất cis-[Pt(Pip)(Et)Cl 2] 98 ... chất có hoạt tính kháng ung thư cao đáng ý số phức chất Pt(II) chứa phối tử amin dị vịng piperidin có hoạt tính kháng tế bào ung thư cao Tuy nhiên, phức chất nghiên cứu cấu trúc phương pháp phổ... đề tài cho luận văn là: ? ?Tổng hợp, nghiên cứu cấu trúc hoạt tính kháng tế bào ung thư số phức chất platin(II) chứa piperidin amin dị vòng? ?? Nhiệm vụ đề tài bao gồm: - Tổng quan tài liệu liên quan...Lời cảm ơn! Luận văn: ? ?Tổng hợp, nghiên cứu cấu trúc hoạt tính kháng tế bào ung thư số phức chất platin(II) chứa piperidin và amin dị vịng” thực mơn Hóa học Vơ cơ, Khoa Hóa