Nghiên cứu tổng hợp một số aurone và hoạt tính sinh học của chúng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN  PHẠM THỊ HẰNG NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP MỘT SỐ AURONE VÀ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA CHÚNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – 2015 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN  PHẠM THỊ HẰNG NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP MỘT SỐ AURONE VÀ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA CHÚNG Chuyên ngành: Hoá hữu Mã số: 60440114 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS Nguyễn Quốc Vượng PGS.TS Nguyễn Văn Đậu Hà Nội – 2015 LỜI CẢM ƠN Luận văn hoàn thành Viện Hóa sinh biển – Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam kinh phí thực tài trợ quỹ Nafosted, Mã số đề tài 104.01-010.10 (34- Hóa) Trong trình nghiên cứu, tác giả nhận nhiều giúp đỡ quý báu thầy cô, nhà khoa học đồng nghiệp, bạn bè gia đình Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất, cảm phục kính trọng đến TS Nguyễn Quốc Vượng PGS TS Nguyễn Văn Đậu - người thầy tận tâm hướng dẫn khoa học, động viên, khích lệ tạo điều kiện thuận lợi cho suốt thời gian thực hoàn thành luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo khoa Hóa học trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên- ĐHQG Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ suốt thời gian thực luận văn Tôi xin trân trọng cảm ơn tập thể cán phòng Công nghệ Hóa dược nhiệt tình giúp đỡ, động viên học tập trình thực nghiệm để hoàn thiện luận văn Cuối cùng, xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc đến toàn thể gia đình, bạn bè người thân quan tâm, khích lệ động viên suốt trình học tập, nghiên cứu hoàn thành luận văn Tôi xin trân trọng cảm ơn! Học viên Phạm Thị Hằng MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1- TỔNG QUAN 1.1.CÁC HỢP CHẤT FLAVONOID 1.1.1.Hợp chất flavonoid 1.1.2.Các hợp chất aurone 1.2.HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA AURONE 1.2.1.Aurone hóa học trị liệu ung thư 1.2.1.1.Aurone chất điều chỉnh kháng đa thuốc qua protein Pgp 1.2.1.2.Sự ức chế Cyclin-Dependent Kinases (CDK) 1.2.1.3.Tương tác aurone với thụ thể adenosine .10 1.2.1.4.Aurone chống ung thư thông qua phân chia DNA 10 1.2.1.5.Aurones ức chế hình thành mạch máu khối u 11 1.2.1.6.Aurones tác nhân chống oxi hóa 12 1.2.2.Aurones kháng kí sinh trùng 14 1.2.3.Aurone tác nhân kháng khuẩn, kháng nấm, kháng viêm 15 1.2.4.Aurone tác nhân chống virus 17 1.2.5.Aurone điều trị bệnh da .18 1.2.6.Aurone điều trị bệnh tiểu đường 19 1.3.TỔNG HỢP AURONE 19 1.3.1.Cơ sở phương pháp tổng hợp aurone 20 1.3.1.1.Phản ứng Houben - Hoesch .20 1.3.1.2.Phản ứng theo Friedel - Crafts 21 1.3.1.3.Phản ứng ngưng tụ Claisen - Schmidt 21 1.3.2.Tổng hợp aurone từ benzofuranone 22 1.3.2.1.Tổng hợp tiền chất benzofuranone .22 1.3.2.2.Các phương pháp tổng hợp aurone từ benzofuranone .25 1.3.3.Tổng hợp aurone từ chalcone 31 1.3.3.1.Tổng hợp tiền chất chalcone 31 1.3.3.2.Các phương pháp tổng hợp aurone từ chalcone 33 CHƯƠNG 2- VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 35 2.1.PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .35 2.1.1.Phương pháp phân lập hợp chất 35 2.1.2.Phương pháp tổng hợp tinh chế sản phẩm 35 2.1.3.Phương pháp xác định cấu trúc hóa học 36 2.1.4.Khảo sát hoạt tính độc tế bào chất tổng hợp 37 CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM 38 3.1.TỔNG HỢP MỘT SỐ AURONE 38 3.1.1.Tổng hợp chất trung gian chìa khóa 4,6-dihyroxybenzofuran-3(2H)-one (5b) 39 3.1.2.Tổng hợp hydroxyaurone (Z)-2-[(3,4-dihydroxyphenyl)methylene]-4,6dihydroxybenzofuran-3(2H)-one (56) (Z)-2-[(4-hydroxyphenyl)methylene]-4,6dihydroxybenzofuran-3(2H)-one (76) .42 3.1.3.Tổng hợp methoxyaurone (Z)-2-[(3,4-dimethoxyphenyl)methylene]-4,6dimethoxy-benzofuran-3(2H)-one (55) (Z)-2-[(4-methoxyphenyl)methylene]-4,6dimethoxybenzofuran-3(2H)-one (77) 44 3.1.4.Tổng hợp aurone có nhóm OMe vòng A nhóm hydroxyl vòng B 45 3.1.5.Tổng hợp aurone có nhóm nhóm hydroxyl vòng A nhóm OMe vòng B (chất 78, chất 79) 47 3.2.KHẢO SÁT HOẠT TÍNH ĐỘC TẾ BÀO CỦA NHỮNG AURONE ĐÃ TỔNG HỢP ĐƯỢC…………………………………………………………………………………….48 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 51 4.1.PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP CÁC AURONE 51 4.1.1.Điều chế chất trung gian chìa khóa benzofuranone 51 4.1.2.Phản ứng methyl hóa tổng hợp methoxybenzofuranone (18) 55 4.1.3.Phản ứng ngưng tụ benzofuranone với benzaldehyde 56 4.2.KẾT QUẢ THỬ HOẠT TÍNH ĐỘC TẾ BÀO 70 KẾT LUẬN 73 CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN .75 TÀI LIỆU THAM KHẢO 76 PHỤ LỤC 91 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng Ái lực liên kết với NBD2 Pgp dẫn xuất aurone Bảng Sự ức chế Cyclin-dependent kinases CDK1, CDK2 CDK4 aurone mimic flavopiridol Bảng Ái lực aurone liên kết với thụ thể adenosine (Ki, µM) 10 Bảng Sự phân cắt DNA độc tế bào hợp chất 11 Bảng Khả ức chế thình thành mạch số dẫn xuất aurone 12 Bảng Khả ức chế virus cúm số aurone 17 Bảng Khả ức chế virus viêm gan C aurone 18 Bảng Kết thử hoạt tính 70 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình Khung flavonoid Hình Cấu trúc chung chalcone Hình Cấu trúc chung flavonoid Hình Khung Aurone Hình Công thức chung phân nhóm lớp major flavonoid Hình Công thức chung phân nhóm lớp isoflavonoid .5 Hình Công thức chung phân nhóm lớp neoflavonoid Hình Công thức chung phân nhóm lớp minor flavonoid Hình Hai đồng phân cấu hình (Z), (E) aurone Hình 10 Cấu trúc hydroxy aurones Hình 11 Ái lực liên kết flavonoid với P-glycoprotein (Pgp) Hình 12 Hoạt tính sàng lọc gốc tự DPPH aurone acid ascorbis 13 Hình 13 Một số aurone auronol hoạt động ức chế kí sinh trùng 15 Hình 14 Các aurone có khả kháng khuẩn, kháng nấm .16 Hình 15 Các aurone auronol có khả chống viêm 17 Hình 16 Sơ đồ chung tổng hợp aurone .20 Hình 17 Sơ đồ tổng hợp benzofuran-3(2H)-one theo Houben - Hoesch 20 Hình 18 Sơ đồ tổng hợp benzofuran-3(2H)-one theo Friedel - Crafts 21 Hình 19 Sơ đồ tổng hợp chalcone theo phương pháp Claisen - Schmidt 21 Hình 20 Sơ đồ tổng hợp 5b theo Min Zhang 22 Hình 21 Sơ đồ tổng hợp hợp chất 17a 17b 22 Hình 22 Sơ đồ tổng hợp hợp chất 18, 19, 20 sản phẩm O- alkyl hóa 5b 23 Hình 23 Sơ đồ tổng hợp hợp chất 23 theo Hamid Nadri 24 Hình 24 Sơ đồ tổng hợp hợp chất 28 theo Walter M.B .24 Hình 25 Sơ đồ tổng hợp hợp chất 31 34 .25 Hình 26 Các đường tổng hợp aurone qua ngưng tụ benzofuranone benzaldehyde .25 Hình 27 Sơ đồ tổng hợp số hydroxyaurone theo Sabrina Okombi 27 Hình 28 Sơ đồ tổng hợp 6,7-dihydroxyaurone theo S Venkateswarlu 27 Hình 29 Sơ đồ tổng hợp dẫn xuất dimethoxyaurone theo C Beney .28 Hình 30 Sơ đồ tổng hợp dẫn xuất trimethoxyaurone theo Nicholas J Lawrence 29 Hình 31 Sơ đồ tổng hợp aureusidin theo David Bolek .29 Hình 32 Sơ đồ tổng hợp aureusidin theo Zhao X 30 Hình 33 Sơ đồ tổng hợp aureusidin theo Jun Nishida .30 Hình 34 Sơ đồ tổng hợp dẫn xuất aurone theo Hai Chen 31 Hình 35 Sơ đồ tổng hợp dẫn xuất aurone theo Suresh Kumar 31 Hình 36 Cơ chế tổng hợp chalcone theo phương pháp thông thường 32 Hình 37 Dạng anion delocalized hợp phần benzaldehyde 32 Hình 38 Sơ đồ tổng hợp dẫn xuất chalcone 4-hydroxy theo M.R.Jayapal 32 Hình 39 Sơ đồ tổng hợp chalcone 71 theo Xiaoming Zeng 33 Hình 40 Sơ đồ tổng hợp aureusidin theo Anastasia Detsi 33 Hình 41 Sơ đồ tổng hợp aurone từ chalcone sử dụng TTN/ MeOH 34 Hình 42 Sơ đồ tổng hợp aurone theo Gopal Bose 34 Hình 43 : Sơ đồ tổng hợp aurone có nhóm khác 39 Hình 44 Sơ đồ tổng hợp chất trung gian 5b 51 Hình 45 Sơ đồ chế hình thành muối 52 Hình 46 Sơ đồ phản ứng thủy phân muối đóng vòng benzofuranone .53 Hình 47 Cơ chế phản ứng ngưng tụ tạo aurone với xúc tác base .57 Hình 48 Cơ chế phản ứng ngưng tụ tạo aurone với xúc tác acid 58 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT DÙNG TRONG LUẬN VĂN Viết tắt Viết đầy đủ ABCG2 ATP binding cassette sub-family G member Ac Nhóm acetyl AIDS Acquired immunodeficiency syndrome ATP Adenosin triphosphat Bn Nhóm benzyl n-Bu Nhóm n-butyl t-Bu Nhóm tert-butyl CC Column chromatography (Sắc ký cột) CDK Cyclin-dependent kinases CL Cutaneous leishmaniasis COSY Correlated Spectroscopy m-CPBA m-Chloroperbenzoic acid DCM Diclometan DEPT Distortionless Enhancement by Polarisation Transfer (phổ DEPT) DME Dimethoxyethane DMF N,N-Dimethylformamit DNA Deoxyribonucleic acid DPPH 1,1-diphenyl-2-picryl-hydrazyl EC50 Effective concentration 50% (nồng độ có hiệu 50%) ESI-MS Electrospray Ionization Mass Spectrometry (Phổ khối lượng phun mù điện tử ) Et Nhóm ethyl FDA Food and Drug Administration (Cục quản lý thực phẩm dược phẩm Hoa Kỳ) HCV Hepatitis C virus (virus viêm gan C) Hep G2 Human hepatocellular carcinoma cell line (dòng tế bào ung thư gan) HIV Human immunodeficiency virus HMBC Heteronuclear Multiple Bond Correlation HPLC High Performance Liquid Chromatography HSQC Heteronuclear Single Quantum Coherence IC50 Imhibitory Concentration 50% (nồng độ ức chế 50%) IR Infrared spectroscopy (phổ hồng ngoại) K562 Chronic myelogenous leukemic cell line (dòng tế bào ung thư máu cấp) KB Human epidemoid carcinoma cell line (dòng tế bào ung thư biểu mô) LDA Lithium diisopropylamide LPS Lipopolysaccharide LU Lung carcinoma cell lines (dòng tế bào ung thư phổi) MCF-7 Human breast adenocarcinoma cell line (dòng tế bào ung thư vú) MDR Multiple drug resistance Me Nhóm methyl MEM methoxyethoxymethyl MIC Minimal inhibitory concentration (nồng độ ức chế tối thiểu) MOMCl Methylchloromethyl ether NBD2 Nucleotide binding domain NMR Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy (Phổ cộng hưởng từ hạt nhân) Pgp P-glycoprotein PGE2 Prostaglandin E2 Ph Nhóm phenyl PPA Polyphosphoric axit PTT Tribromide trimethylphenylammonium RNA Ribonucleic acid TBAF Tetra n-butylammonium fluoride TBATB n-tetrabutylammonium tribromide Phạm Thị Hằng Luận văn Thạc sĩ khoa học Phổ 1H-NMR chất 55 Phổ 1H-NMR giãn chất 55 95 Phạm Thị Hằng Luận văn Thạc sĩ khoa học Phổ 13C-NMR chất 55 96 Phạm Thị Hằng Luận văn Thạc sĩ khoa học Phổ hồng ngoại chất 56 Phổ khối lượng chất 56 97 Phạm Thị Hằng Luận văn Thạc sĩ khoa học Phổ 1H-NMR chất 56 Phổ 1H-NMR giãn chất 56 98 Phạm Thị Hằng Luận văn Thạc sĩ khoa học Phổ 13C-NMR chất 56 Phổ HSQC chất 56 99 Phạm Thị Hằng Luận văn Thạc sĩ khoa học Phổ HMBC chất 56 100 Phạm Thị Hằng Luận văn Thạc sĩ khoa học Phổ hồng ngoại chất 77 Phổ 1H-NMR chất 77 101 Phạm Thị Hằng Luận văn Thạc sĩ khoa học Phổ 1H-NMR giãn chất 77 Phổ 13C-NMR chất 77 102 Phạm Thị Hằng Luận văn Thạc sĩ khoa học Phổ hồng ngoại chất 76 Phổ khối lượng chất 76 103 Phạm Thị Hằng Luận văn Thạc sĩ khoa học Phổ 1H-NMR chất 76 Phổ 1H-NMR giãn chất 76 104 Phạm Thị Hằng Luận văn Thạc sĩ khoa học Phổ 13C-NMR chất 76 Phổ 13C-NMR giãn chất 76 105 Phạm Thị Hằng Luận văn Thạc sĩ khoa học OMe 3' OMe 2' 4' O HO 10 OH O 78 Phổ 1H-NMR chất 78 Phổ 13C-NMR chất 78 106 Phạm Thị Hằng Luận văn Thạc sĩ khoa học Phổ 1H-NMR chất 79 Phổ 13C-NMR chất 79 107 Phạm Thị Hằng Luận văn Thạc sĩ khoa học Phổ 1H-NMR chất 80 Phổ 13C-NMR chất 80 108 Phạm Thị Hằng Luận văn Thạc sĩ khoa học Phổ 1H-NMR chất 81 Phổ 13C-NMR chất 81 109 [...]... Để góp phần vào việc tìm kiếm các hợp chất aurones có hoạt tính sinh học cao, chúng tôi đã tiến hành thực hiện đề tài Nghiên cứu tổng hợp một số aurone và hoạt tính sinh học của chúng , mục tiêu của đề tài là tổng hợp một số aurone và đánh giá hoạt tính sinh học của chúng Nội dung nghiên cứu là:  Tổng hợp một số aurone với các nhóm thế khác nhau  Xác định cấu trúc phân tử các chất tổng hợp được bằng... nhưng những sản phẩm tự nhiên và những hợp chất tổng hợp tương tự của chúng đã được chứng minh là các hợp chất có triển vọng về hoạt tính sinh học cao với phổ rộng bao gồm: hoạt tính chống ung thư, hoạt tính kháng khuẩn, chống oxi hóa, và chống bệnh tiểu đường Các hợp chất aurone đã trở thành đối tượng cho các nhà khoa học nghiên cứu tổng hợp hay phân lập nhằm tìm kiếm các hợp chất có giá trị điều trị... chất có hoạt tính sinh học cao và ứng dụng chúng vào thực tế đang là một trong những hướng phát triển mạnh mẽ của hóa học hữu cơ hiện đại Các aurone, với khung (2-benzylidenebenzofuran-3(2h)-one) tạo thành một lớp chất của các hợp chất flavonoid, chúng đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành sắc tố màu sáng của hoa, rau quả trong tự nhiên Mặc dù những nghiên cứu về hoạt tính sinh học của lớp chất... infantum, L enriettii, và L major, và amastigote nội bào của L donovani cư trú trong các đại thực bào chuột Aurone hoạt động nhất 6-hydroxyaurone (Hình 13) có EC50 ở ngoại bào 0,45 µg/mL và EC50 1,40 µg/mL ở nội bào [50, 52] 14 Phạm Thị Hằng Luận văn Thạc sĩ khoa học Hình 13 Một số aurone và auronol hoạt động ức chế kí sinh trùng Ngoài ra, một loạt các aurone trong tự nhiên đã được tổng hợp và thử nghiệm in... (NBD2) của Pglycoprotein (Pgp) và cho thấy aurone ức chế Pgp hiệu quả hơn cả, được thể hiện qua các giá trị hằng số phân ly KD ở Hình 11 [21, 22, 23, 24, 25, 26, 27] Hình 11 Ái lực liên kết của các flavonoid với P-glycoprotein (Pgp) (KD là hằng số phân ly) Nghiên cứu về ái lực liên kết của một số dẫn xuất của aurone: 4,6dimethoxyaurones và 4-hydroxy-6-methoxyaurones với NBD của Pgp, Boumendjel A và cộng... nhân (1H NMR và 13C NMR) kết hợp kĩ thuật phổ hai chiều (COSY, HSQC và HMBC) và phổ MS 1 Phạm Thị Hằng Luận văn Thạc sĩ khoa học  Khảo sát hoạt tính sinh học của các aurone đã tổng hợp được với 4 dòng tế bào ung thư là ung thư gan HePG2, ung thư phổi SK- LU-1, ung thư biểu mô KB, ung thư vú MCF7 và với tế bào thường NIHT3 2 Phạm Thị Hằng Luận văn Thạc sĩ khoa học CHƯƠNG 1- TỔNG QUAN 1.1 CÁC HỢP CHẤT FLAVONOID... hồng cầu của các chủng Plasmodium falciparum, đây là chủng gây bệnh sốt rét Hợp chất hoạt động nhất là 4,6,4'triacetyl-3',5'-dimetoxyaurone với giá trị IC50 0,007 µM (Hình 13)[53, 54] Liên quan đến hoạt tính chống kí sinh trùng, Souard và cộng sự cũng đã tổng hợp và phân tích 35 aurone cho khả năng của chúng như là thuốc chống sốt rét Tất cả các sản phẩm không gây độc tế bào trong dòng tế bào của người... trị đang được sử dụng Một số lượng lớn có thể được tiêu thụ trong chế độ ăn uống hằng ngày, một số được nghiên cứu để làm sáng tỏ các cơ chế hoạt động của chúng Gần đây, một thử nghiệm lâm sàn trên chuột, Mi-Young Song và cộng sự đã cho thấy aurone có khả năng ức chế chống lại bệnh tiểu đường, đặc biệt là sulfuretin (3’,4’,6-trihydroxyaurone)[66] 1.3 TỔNG HỢP AURONE Việc khai thác aurone trong tự nhiên... pháp tổng hợp aurone Tổng hợp tiền chất benzofuran-3(2H)-one và chalcone là cơ sở chính để tổng hợp nên các aurone Một số phương pháp tiếp cận để tổng hợp chúng bao gồm: 1.3.1.1 Phản ứng Houben - Hoesch Phương pháp tổng hợp benzofuran-3(2H)-one được sử dụng phản ứng Houben - Hoesch theo sơ đồ (Hình 17) [32, 75, 76, 77, 78, 79] Phản ứng diễn ra qua hai bước chính: hình thành dẫn xuất acetophenone và đóng... đây, các tác nhân chống ung thư và một số thuốc ức chế sự hình thành mạch được sử dụng trong lâm sàng đã được chứng minh là có lợi khi sử dụng kết hợp [42,43,44] Ngoài liệu pháp kết hợp, còn có tác nhân có hoạt tính chống ung thư bằng cách ức chế sự tăng 11 Phạm Thị Hằng Luận văn Thạc sĩ khoa học trưởng của tế bào nội mô Aurones tự nhiên hay tổng hợp đều có hoạt tính sinh học mạnh, chống lại các tế bào