Tổng hợp và thử tác dụng sinh học một số dẫn chất Nhydroxypropenamid mang khung 3hydroxyimino2oxoindolin

BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI -  LÊ VĂN CƯỜNG MÃ SINH VIÊN: 1101064 TỔNG HỢP VÀ THỬ TÁC DỤNG SINH HỌC MỘT SỐ DẪN CHẤT N-HYDROXYPROPENAMID MANG KHUNG 3-HYDROXYIMINO-2OXOINDOLIN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ HÀ NỘI - 2016 BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI -  LÊ VĂN CƯỜNG MÃ SINH VIÊN: 1101064 TỔNG HỢP VÀ THỬ TÁC DỤNG SINH HỌC MỘT SỐ DẪN CHẤT NHYDROXYPROPENAMID MANG KHUNG 3-HYDROXYIMINO-2OXOINDOLIN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ Người hướng dẫn: NCS Đỗ Thị Mai Dung Nơi thực hiện: Bộ môn Hóa Dược HÀ NỘI - 2016 LỜI CẢM ƠN Trước vào nội dung đề tài, xin phép bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến người suốt thời gian qua dạy dỗ, hướng dẫn, giúp đỡ động viên để hoàn thành tốt khóa luận tốt nghiệp Trước hết với lòng kính trọng biết ơn sâu sắc nhất, xin gửi lời cám ơn chân thành đến GS.TS Nguyễn Hải Nam NCS Đỗ Thị Mai Dung - Bộ môn Hóa Dược - trường Đại học Dược Hà Nội, người thầy trực tiếp hướng dẫn tận tình bảo, đưa hướng dẫn xác kịp thời gặp khó khăn, tạo điều kiện tốt giúp hoàn thành khóa luận Tôi xin gửi lời cảm ơn đến thầy giáo, cô giáo anh chị kỹ thuật viên Bộ môn Hóa Dược - trường Đại học Dược Hà Nội, Viện Hóa học - Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam, Khoa Hóa - trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội, Khoa Dược - Đại học Quốc gia Chungbuk - Hàn Quốc, phòng nghiên cứu cấu trúc - Đại học Quốc gia Seoul - Hàn Quốc giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho thực khóa luận tốt nghiệp Tôi xin bày tỏ tình cảm thân thương đến anh chị, bạn em nhóm tổng hợp môn Hoá Dược, đặc biệt em Nguyễn Minh Tuấn em Nguyễn Văn Huân, người chia sẻ buồn vui, đồng hành suốt thời gian nghiên cứu Cuối cùng, xin gửi lời cám ơn sâu sắc đến bố mẹ, người thân bạn bè quan tâm, động viên khích lệ suốt trình học tập nghiên cứu Hà Nội, ngày 10 tháng năm 2016 Sinh viên Lê Văn Cường MỤC LỤC Trang LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ, CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ ĐẶT VẤN ĐỀ CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 HISTON DEACETYLASE (HDAC) 1.1.1 Khái niệm histon acetyltransferase (HAT) histon deacetylase (HDAC) 1.1.2 Phân loại HDAC 1.1.3 Cấu trúc HDAC chế deacetyl hóa 1.1.4 Mối liên quan ung thư hoạt động bất thường HDAC 1.2 CÁC CHẤT ỨC CHẾ HDAC (HDACi) 1.2.1 Phân loại HDACi 1.2.2 Cấu trúc HDACi 1.2.3 Liên quan cấu trúc - tác dụng HDACi 1.2.4 Cơ chế tác dụng HDACi 10 1.3 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP CÁC ACID HYDROXAMIC ỨC CHẾ HDAC 11 1.3.1 Một số hướng thiết kế nghiên cứu, tổng hợp acid hydroxamic giới 11 1.3.2 Một số acid hydroxamic thiết kế nghiên cứu, tổng hợp nước 13 1.4 TÁC DỤNG GÂY ĐỘC TẾ BÀO UNG THƯ CỦA MỘT SỐ DẪN CHẤT MANG KHUNG TRIAZOL 14 CHƯƠNG NGUYÊN VẬT LIỆU, THIẾT BỊ, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 16 2.1 NGUYÊN VẬT LIỆU, THIẾT BỊ 16 2.1.1 Hóa chất 16 2.1.2 Thiết bị, dụng cụ 16 2.2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 17 2.2.1 Tổng hợp hóa học 17 2.2.2 Thử tác dụng sinh học chất tổng hợp 17 2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 17 2.3.1 Nghiên cứu docking 17 2.3.2 Tổng hợp hóa học 17 2.3.3 Thử tác dụng sinh học 18 CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 21 3.1 NGHIÊN CỨU DOCKING 21 3.2 HÓA HỌC 21 3.2.1 Tổng hợp hóa học 21 3.2.2 Kiểm tra độ tinh khiết 30 3.2.3 Khẳng định cấu trúc 31 3.3 THỬ HOẠT TÍNH SINH HỌC 36 3.3.1 Thử tác dụng ức chế HDAC 36 3.3.2 Thử hoạt tính kháng tế bào ung thư in vitro 36 3.4 BÀN LUẬN 37 3.4.1 Tổng hợp hóa học 37 3.4.2 Khẳng định cấu trúc 39 3.4.3 Thử hoạt tính sinh học 43 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 46 1.1 Về tổng hợp khẳng định cấu trúc 46 1.2 Về hoạt tính sinh học 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ, CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT H-NMR 13 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (Proton Nuclear Magnetic Resonance) C-NMR Phổ cộng hưởng từ hạt nhân carbon (Carbon Nuclear Magnetic Resonance) AsPC-1 Dòng tế bào ung thư tuyến tuỵ DCM Dicloromethan DMF N,N-dimethylformamid DMSO Dimethyl sulfoxid FBS Huyết bào thai bò (Fetal Bovine Serum) FDA Cục quản lý thực phẩm dược phẩm Hoa Kỳ (Food and Drug Administration) HAT Histon acetyltransferase HDAC Histon deacetylase HMBC Phổ tương tác đa liên kết dị nhân (Heteronuclear Multiple Bond Coherence) HRMS Phổ khối lượng phân giải cao (High Resolution Mass Spectrometry) HSQC Phổ tương tác dị nhân qua liên kết (Heteronuclear Single Quantum Coherence) IC50 Nồng độ ức chế 50% (Inhibitory Concentration) IR Phổ hồng ngoại (Infrared Spectroscopy) MeCN Acetonitril MeOH Methanol PC-3 Dòng tế bào ung thư tuyến tiền liệt SAHA Acid sulberoylanillid hydroxamic SW620 Dòng tế bào ung thư đại tràng TLC Phương pháp sắc ký lớp mỏng (Thin Layer Chromatography) DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1: Kết docking dẫn chất VIa-d với HDAC2 21 Bảng 3.2: Chỉ số lý hóa hiệu suất tổng hợp acid hydroxamic 30 Bảng 3.3: Giá trị Rf nhiệt độ nóng chảy (tonc) chất VIa-d 31 Bảng 3.4: Kết phân tích phổ IR dẫn chất VIa-d 32 Bảng 3.5: Kết phân tích phổ HRMS dẫn chất VIa-d 32 Bảng 3.6: Kết phân tích phổ 1H-NMR dẫn chất VIa-d 33 Bảng 3.7: Kết phân tích phổ 13C-NMR dẫn chất VIa-d 34 Bảng 3.8: Dữ liệu phổ cộng hưởng từ hạt nhân chất VIa 35 Bảng 3.9: Kết thử tác dụng ức chế HDAC dẫn chất VIa-d 36 Bảng 3.10: Kết thử hoạt tính kháng tế bào ung thư 37 Bảng 3.11: So sánh hoạt tính kháng tế bào ung thư dãy VIa-d 14a-d 45 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1: Cấu trúc nucleosom Hình 1.2: Vai trò cân động HDAC HAT Hình 1.3: Phân loại HDAC người Hình 1.4: Các đích tác dụng HDAC Hình 1.5: Phân loại chất ức chế HDAC Hình 1.6: Cấu trúc chung chất ức chế HDAC Hình 1.7: Cấu trúc apicidin azumamid E Hình 1.8: Các dẫn chất amid ngược SAHA Hình 1.9: Mô hình ZBG theo nghiên cứu Vanommeslaeghe K cộng 10 Hình 1.10: Vai trò điều khiển chu trình tế bào chất ức chế HDAC 11 Hình 1.11: Một số dẫn chất hydroxamic mang khung benzimidazol 12 Hình 1.12: Một số dẫn chất ức chế HDAC8 nghiên cứu Suzuki T cộng 13 Hình 1.13: Cấu trúc chung số dẫn chất mang khung 2-oxoindolin 14 Hình 1.14: Cấu trúc chung dẫn xuất coronopilin 15 Hình 1.15: Cấu trúc chung hợp chất β-lactam-chalcon 15 Hình 3.1: Phổ HRMS chất VIa 41 Hình 3.2: Phổ 1H-NMR chất VIa (mở rộng) 42 DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ Sơ đồ 3.1: Quy trình tổng hợp chung 22 Sơ đồ 3.2: Quy trình tổng hợp chất II 22 Sơ đồ 3.3: Quy trình tổng hợp chất IVa 23 Sơ đồ 3.4: Quy trình tổng hợp chất Va 24 Sơ đồ 3.5: Quy trình tổng hợp chất VIa 25 Sơ đồ 3.6: Quy trình tổng hợp chất VIb 26 Sơ đồ 3.7: Quy trình tổng hợp chất VIc 28 Sơ đồ 3.8: Quy trình tổng hợp chất VId 29 Sơ đồ 3.9: Cơ chế phản ứng tạo thành IVa-d 38 Sơ đồ 3.10: Cơ chế phản ứng Click tạo thành Va-d 38 Sơ đồ 3.11: Cơ chế phản ứng tạo thành VIa-d 39 Phụ lục 13: Phổ 13C-NMR VIa (mở rộng) Phụ lục 14: Phổ 13C-NMR VIb Phụ lục 14: Phổ 13C-NMR VIb (mở rộng) Phụ lục 15: Phổ 13C-NMR VIc Phụ lục 15: Phổ 13C-NMR VIc (mở rộng) Phụ lục 16: Phổ 13C-NMR VId Phụ lục 16: Phổ 13C-NMR VId (mở rộng) VIa (-9.7 kcal/mol) VIb (-9.8 kcal/mol) Phụ lục 19: Hình ảnh docking dẫn chất VIa-d với HDAC2 VIc (-9.5 kcal/mol) VId (-9.0 kcal/mol) Phụ lục 19: Hình ảnh docking dẫn chất VIa-d với HDAC2 (tiếp) [...]... dẫn chất của propenamid và tiến hành đề tài Tổng hợp và thử tác dụng sinh học một số dẫn chất N-hydroxypropenamid mang khung 3-hydroxyimino-2-oxoindolin” với 2 mục tiêu: 1 Tổng hợp được (2E)-N-hydroxy-3-(4-((4-((3-(hydroxyimino)-2-oxoindolin1-yl)methyl)-1H-1,2,3-triazol-1-yl)methyl)phenyl)acrylamid và 3 dẫn chất 2 Thử tác dụng ức chế HDAC và độc tính tế bào của các chất đã tổng hợp được 2 CHƯƠNG 1 TỔNG... kênh từ đó tạo tương tác tốt hơn với enzym [36] Hình 1.11: Một số dẫn chất hydroxamic mang khung benzimidazol 1.3.1.2 Thay đổi cầu nối Remiszewski và cộng sự [26] đã thiết kế và tổng hợp một dãy các dẫn chất Nhydroxy-3-phenyl-2-propenamid trong đó thay cầu nối mạch thẳng bằng cầu nối chứa nhân thơm Các dẫn chất tổng hợp được đều có tác dụng mạnh trên HDAC (IC50 < 0,4 µM) và đều có tác dụng mạnh trên 2... Tóm lại, kết quả docking cho thấy 4 chất VIa-d phù hợp với hướng thiết kế cấu trúc nhằm tìm kiếm những chất có khả năng ức chế HDAC nên chúng tôi tiếp tục tiến hành tổng hợp và thử hoạt tính sinh học các dẫn chất 3.2 HÓA HỌC 3.2.1 Tổng hợp hóa học Qui trình tổng hợp 4 dẫn chất trong khóa luận thực hiện theo sơ đồ 3.1: 22 Sơ đồ 3.1: Quy trình tổng hợp chung Tác nhân và điều kiện: i) NaN3, MeOH ii) Propargyl... 2.2.2 Thử tác dụng sinh học của các chất tổng hợp được  Thử tác dụng ức chế HDAC  Thử độc tính trên một số dòng tế bào ung thư: SW620, PC-3, AsPC-1 2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.3.1 Nghiên cứu docking Để nghiên cứu sơ bộ tương tác của các chất với HDAC (docking), chúng tôi tiến hành docking các dẫn chất được tổng hợp với HDAC2 Nghiên cứu docking được thực hiện tại phòng nghiên cứu cấu trúc Đại học Quốc... (chất 10a, 10b) Hình 1.13: Cấu trúc chung của một số dẫn chất mang khung 2-oxoindolin 1.4 TÁC DỤNG GÂY ĐỘC TẾ BÀO UNG THƯ CỦA MỘT SỐ DẪN CHẤT MANG KHUNG TRIAZOL Triazol là một trong những đơn vị cấu trúc quan trọng được tìm thấy trong một loạt các phân tử có hoạt tính sinh học như chống nấm, kháng khuẩn, chống dị ứng, chống HIV, Một số thuốc có hoạt chất chứa vị vòng 1,2,3-triazol trong phân tử như tazobactam,... 0,75 µM Đặc biệt, khi được tiến hành thử nghiệm liều - đáp ứng trên dòng tế bào 13 ung thư đại tràng HCT116 và ung thư phổi A549, chất NVP-LAQ824 (dancinostat) thể hiện tác dụng tốt và được đưa vào thử nghiệm lâm sàng năm 2002 [26] Trong nghiên cứu của Suzuki T và cộng sự [32], các tác giả đã thiết kế và tổng hợp các dẫn chất có tác dụng ức chế chọn lọc HDAC8 sử dụng cầu nối là các vòng thơm khác nhau:... thiết kế, tổng hợp và cho tác dụng chọn lọc trên HDAC6 với hoạt tính ức chế HDAC mạnh (IC50 = 5nM) dùng để điều trị ung thư vú di căn [31] Trong nghiên cứu của Zhang Q.W và cộng sự [36], các dẫn chất tương tự SAHA với nhóm khóa hoạt động là benzimidazol (hình 1.11) được thiết kế, tổng hợp và thử hoạt tính kháng tế bào ung thư in vitro trên một số dòng tế bào Kết quả nghiên cứu cho thấy, các dẫn chất 2a-e... carboxyamidotriazol Gần đây, nhiều nhóm nghiên cứu đã thiết kế và tổng hợp một số hợp chất có tiềm năng điều trị ung thư bằng cách kết hợp 1,2,3-triazol với các pharmacophor khác thông qua phản ứng Click Đi từ parthenin, Khazir J và cộng sự [17] thiết kế, tổng hợp một dãy các dẫn chất của coronopilin 1,2,3-triazol bằng cách sử dụng phản ứng Click (hình 1.14) Các chất này được đánh giá khả năng gây độc tế bào trên... Sơ đồ 3.6: Quy trình tổng hợp chất VIb Tác nhân và điều kiện: i) Propargyl bromid, K2CO3, KI, DMF, 50°C, 3 h ii) Acetonitril,CuI, 50°C, 4 h iii) Hydroxylamin hydroclorid, NaOH, MeOH-H2O, -5°C, 30 phút a Tổng hợp chất 5-cloro-1-(prop-2-yn-1-yl)indolin-2,3-dion (IVb) Qui trình tổng hợp chất IVb từ 0,36 g (2,0 mmol) chất 5-cloroisatin (IIIb) được thực hiện tương tự như tổng hợp dẫn chất IVa Kết quả thu... D.T.M và cộng sự [9] đã thiết kế nghiên cứu và tổng hợp các hydroxamic mang khung 2-oxoindolin có nhóm thế ở vị trí số 3 Kết quả cho thấy, hầu hết các chất trong dãy có hoạt tính tốt trên nhiều dòng tế bào Một số chất có hoạt tính kháng tế bào ung thư với giá trị IC50 lớn hơn nhiều lần so với SAHA và hoạt tính gây độc tế bào đạt được ở nồng độ rất thấp (chất 10a, 10b) Hình 1.13: Cấu trúc chung của một số