’Tổng hợp các dẫn xuất mới của AZT chứa mạch nhánh flavone và đánh giá hoạt tính độc tế bào

Luận văn cao học – Đại Học Bách Khoa Hà Nội MỤC LỤC MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG ĐỒ ÁN DANH MỤC CÁC BẢNG VÀ SƠ ĐỒ TRONG ĐỒ ÁN ĐẶT VẤN ĐỀ CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ AZT AZIDOTHYMIDINE (AZT), FLAVONE VÀ PHẢN ỨNG CLICK 1.1.1 GIỚI THIỆU VỀ AZT 1.1.1.1 Tổng hợp AZT từ 5-methyluridine 11 1.1.1.2 Tổng hợp AZT từ D-mannitol 12 1.1.1.3 Tổng hợp AZT từ thymidine 14 1.1.2 Hoạt tính sinh học dẫn xuất AZT 14 1.1.2.1 Dẫn xuất 5’-chloromethylphosphonate có tác dụng kháng u AZT 15 1.1.2.2 Dẫn xuất boranphosphate AZT d4T monophosphate 16 1.1.2.3 Dẫn xuất 5-haloethynyl 5-(1,2-dihalo)vinyl AZT FLT 18 1.1.2.4 Hoạt tính sinh học cấu trúc dẫn xuất AZT 21 1.2 GIỚI THIỆU VỀ FLAVONE 22 1.2.1 Cấu tạo tính chất hóa học Flavone 22 1.2.2 Các phƣơng pháp tổng hợp flavone 23 1.2.3 Hoạt tính sinh học dẫn xuất Flavone 27 1.3 GIỚI THIỆU VỀ PHẢN ỨNG CLICK 34 CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM 37 2.1 HÓA CHẤT VÀ THIẾT BỊ 37 2.1.1 Hóa chất 37 2.1.2 Thiết bị 37 2.2 PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ĐỘ SẠCH VÀ NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC CỦA SẢN Nguyễn Lê Anh CH2012B Luận văn cao học – Đại Học Bách Khoa Hà Nội PHẨM 38 2.2.1 Sắc ký mỏng 38 2.3 TỔNG HỢP CÁC DẪN XUẤT FLAVONE-AZT 39 2.3.1 Tổng hợp hợp chất trung gian 39 2.3.2 Tổng hợp hợp chất trung gian 127-133 40 2.3.3 Tổng hợp flavone 134-140 43 2.3.4 Tổng hợp flavones-AZT 141-147 46 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 51 3.1 TỔNG HỢP HỢP CHẤT TRUNG GIAN 51 3.2 TỔNG HỢP CÁC HỢP CHẤT TRIAZOLE BẰNG PHẢN ỨNG CLICK CHEMISTRY 53 3.3 HOẠT TÍNH SINH HỌC 55 3.3.1 Phƣơng pháp nuôi cấy tế bào in vitro 55 3.3.2 Phép thử sinh học xác định tính độc tế bào (cytotoxic assay) 55 CHƢƠNG 4: KẾT LUẬN 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO 60 PHỤ LỤC 65 Nguyễn Lê Anh CH2012B Luận văn cao học – Đại Học Bách Khoa Hà Nội LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Luận văn công trình nghiên cứu thực cá nhân, đƣợc thực dƣới hƣớng dẫn khoa học Tiến sĩ Trần Khắc Vũ Các số liệu, kết luận nghiên cứu đƣợc trình bày luận văn trung thực chƣa đƣợc công bố dƣới hình thức Tôi xin chịu trách nhiệm nghiên cứu Học viên Nguyễn Lê Anh Nguyễn Lê Anh CH2012B Luận văn cao học – Đại Học Bách Khoa Hà Nội LỜI CẢM ƠN Trong thời gian làm khóa luận đƣợc hƣớng dẫn bảo tận tình TS Trần Khắc Vũ – Bộ môn Công Nghệ Hóa Dƣợc &BVTV, Viện Kỹ thuật Hóa Học, Đại học Bách Khoa Hà Nội Qua luận văn xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến TS Trần Khắc Vũ, ngƣời trực tiếp giao đề tài, tận tình hƣớng dẫn giúp đỡ hoàn thành đồ án Qua luận văn, xin gửi lời cảm ơn tới Viện Hóa Học – Viện Hàn Lâm Khoa Học Công Nghệ Việt Nam, Phòng thí nghiệm Khối Phổ tạo điều kiện cho suốt trình học tập nhƣ làm luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn Th.S Đặng Vũ Lƣơng, Th.S Ngô Văn Quang giúp đỡ việc ghi phổ Nhân dịp này, xin cảm ơn tới thầy giáo, cô giáo đặc biệt thầy cô thuộc Viện Kỹ thuật Hóa Học trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội dạy cho suốt trình học tập Tôi bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình, bạn bè, ngƣời thân giúp đỡ, động viên suốt thời gian học tập thời gian làm đồ án Hà nội, ngày tháng năm 2013 Học viên Nguyễn Lê Anh Nguyễn Lê Anh CH2012B Luận văn cao học – Đại Học Bách Khoa Hà Nội DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG ĐỒ ÁN IR: Infrared Spectroscopy EI – MS: Electron Impact Mass Spectroscopy 1 H -NMR: H-Nuclear Magnetic Resonance 13 13 C -NMR: C- Nuclear Magnetic Resonance HMQC: Heteronuclear Multiple - Quantum Coherence HMBC: Heteronuclear multiple - Bond Correlation DEPT: Distortionless Enhancement by Polarisation Transfer TLC: Thin layer chromatography EtOAc: Ethyl acetate UV: ultraviolet δ(ppm): Độ dịch chuyển hóa học (parts per million) J(Hz): Hằng số tƣơng tác (Hertz) br: broad singlet s: singlet d: Doublet dd: double doublet t: Triplet Nguyễn Lê Anh CH2012B Luận văn cao học – Đại Học Bách Khoa Hà Nội DANH MỤC CÁC BẢNG VÀ SƠ ĐỒ TRONG ĐỒ ÁN Sơ đồ Nội dung Trang Sơ đồ Tổng hợp AZT từ 5-methyluridine 11 Sơ đồ Tổng hợp AZT từ D-mannitol 13 Sơ đồ Tổng hợp AZT từ thymidine 14 Sơ đồ Sơ đồ tổng hợp dẫn xuất 5’- 15 chloromethylphosphonate AZT Sơ đồ Tổng hợp dẫn xuất boranphosphate AZT 18 d4T monophosphate Sơ đồ Tổng hợp dẫn xuất 5-haloethynyl 5-(1,2- 21 dihalo)vinyl AZT FLT Sơ đồ Phương pháp Allan-Robinson 23 Sơ đồ Phương pháp Baker - Venkataraman 25 Sơ đồ Phương pháp sử dụng chiếu xạ vi sóng 25 Sơ đồ 10 Tổng hợp flavone từ chalcone 26 Sơ đồ 11 Tổng hợp flavone qua phản ứng Suzuki – 27 Miyaura Sơ đồ 12 Tổng hợp dẫn xuất flavone theo phương pháp 28 Sohel Mostahar Sơ đồ 13 Tổng hợp dẫn xuất flavone theo phương pháp 29 Huachen Liu Sơ đồ 14 Sơ đồ 15 Tổng hợp 6-amino-7-hydroxy-flavone Tổng hợp flavone có cấu trúc tương tự flavone 31 32 acetic acid Sơ đồ 16 Tổng hợp 6-methoxy-2-(piperazin-1-yl)-4H- 33 chromen-4-one Sơ đồ 17 Tổng hợp 5,7-dimethoxy-2-(piperazin-1-ylmethyl)- 33 4h-chromen-4-one Nguyễn Lê Anh CH2012B Luận văn cao học – Đại Học Bách Khoa Hà Nội Sơ đồ 18 Tổng hợp dẫn xuất 4-thioflavone 34 Sơ đồ 19 Cơ chế phản ứng cộng đóng vòng triazol 36 Sơ đồ 20 Tổng hợp flavones-AZT 51 Bảng Giá trị IC50 hợp chất từ 88 đến 95 29 Bảng Hoạt tính in vitro độc tế bào dẫn xuất flavones-AZT 57 Nguyễn Lê Anh CH2012B Luận văn cao học – Đại Học Bách Khoa Hà Nội ĐẶT VẤN ĐỀ Flavone nhóm lớp flavonoid lớp chất có vai trò quan trọng Nó lớp chất đƣợc nhà hóa học quan tâm có nhiều nghiên cứu có hoạt tính sinh học có giá trị nhƣ: kháng khuẩn, kháng nấm, kháng ung thƣ, chống oxy hóa, trung hòa gốc tự do, kháng viêm, giảm đau Hiện việc tìm kiếm hợp chất flavone có hoạt tính tiếp tục đƣợc nghiên cứu khám phá AZT loại thuốc đƣợc dùng phổ biến việc điều trị HIV giới AZT việc điều trị HIV có hoạt tính độc tế bào tƣơng đối tốt Trên giới, việc nghiên cứu tìm kiếm, tổng hợp đánh giá hoạt tính sinh học dẫn xuất AZT có lịch sử từ lâu Hiện nay, có nhiều dẫn xuất AZT đƣợc đánh giá hoạt tính, thử nghiệm lâm sàng đƣợc đƣa vào sử dụng Với hoạt tính tiềm dẫn xuất AZT, hàng năm có nhiều công trình nghiên cứu dẫn chất AZT đƣợc công bố Ở Việt Nam, số công trình nghiên cứu dẫn xuất AZT đƣợc công bố, song mảng nghiên cứu thu hút nhiều nhà hóa học quan tâm Nhằm nghiên cứu tìm kiếm dẫn xuất với hoạt tính sinh học đánh giá hoạt tính sinh học chúng, đồ án đặt vấn đề ‘’Nghiên cứu tổng hợp dẫn xuất AZT chứa mạch nhánh flavone đánh giá hoạt tính độc tế bào” Nguyễn Lê Anh CH2012B Luận văn cao học – Đại Học Bách Khoa Hà Nội CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ AZT AZIDOTHYMIDINE (AZT), FLAVONE VÀ PHẢN ỨNG CLICK 1.1.1 GIỚI THIỆU VỀ AZT Zidovudine (INN) Azidothymidine (AZT) (còn gọi ZDV) chất ức chế theo chế phiên mã ngƣợc nucleoside (NRTI), đƣợc sử dụng nhƣ loại thuốc kháng virus đƣợc sử dụng điều trị nhiễm HIV/AIDS HIV/AIDS (hội chứng suy giảm miễn dịch mắc phải, viết tắt từ Acquired Immunodeficiency Syndrome hay từ Acquired Immune Deficiency Syndrome tiếng Anh) hay bệnh liệt kháng (tê liệt khả đề kháng) hội chứng nhiều bệnh nhiễm trùng (ví dụ: lao, viêm phổi, nấm), mà ngƣời nhiễm HIV gặp phải hệ miễn dịch thể bị tổn thƣơng bị phá hủy nặng nề Các bệnh đƣợc gọi bệnh nhiễm trùng hội.AIDS đƣợc coi giai đoạn cuối trình nhiễm HIV Tuy nhiên, ngƣời mắc AIDS có triệu chứng khác nhau, tùy theo loại bệnh nhiễm trùng hội mà ngƣời mắc phải, khả chống đỡ hệ miễn dịch ngƣời Hiện chƣa có vaccine để phòng ngừa lây nhiễm HIV, liệu pháp loại bỏ hoàn toàn virus HIV khỏi thể Tuy nhiên, ngƣời sống chung với AIDS kéo dài cải thiện chất lƣợng sống liệu pháp điều trị kháng virus, hay gọi ART (viết tắt Anti- Retroviral Therapy) ART liệu pháp điều trị sử dụng thuốc kháng virus, hay gọi thuốc ARV (Antiretrovirus) Các thuốc ARV có tác dụng làm chậm nhân lên HIV thể, tăng khả miễn dịch giảm nhiễm trùng Một số loại thuốc truyền thống nhƣ 2’,3’-Dihydroxynucleozit (NRT) nhóm chất quan trọng chất chống HIV/AIDS, gồm có zidovudin (AZT), stavudin (d4T), didanosin (ddI), lamivudin (3TC) Các tiền chất đƣợc phosphat hoá nhờ enzym kinase tạo thành 5’-triphosphat đƣợc gắn vào mạch DNA virus nhờ enzym phiên mã ngƣợc HIV Do vị trí C3’ chất vắng mặt nhóm OH, nên kéo dài mạch DNA virus, ngăn chặn trình mã hoá ngƣợc RNA thành DNA, virus ngƣng phát triển [7] Nguyễn Lê Anh CH2012B Luận văn cao học – Đại Học Bách Khoa Hà Nội O O HN HN HO O O NH2 N Stavudin (1) HO O O N O O N HO N S N3 Zidovudin (2) Lamivudin (3) Khi vào tế bào, AZT nhanh chóng chuyển thành AZT-monophosphate enzyme thymidin kinase tế bào cuối chuyển thành AZT-triphosphate nhờ enzyme khác có tế bào Dạng tác dụng polymerase DNA virus (enzyme phiên mã ngƣợc) cách cạnh tranh với deoxynucleosid khác kết thúc trình nhân lên virus HIV AZT (Zidovudine) đƣợc tổng hợp từ thymine hay từ hóa chất khác theo nhiều đƣờng khác nhƣng hiệu suất thấp sinh khả dụng không cao Do việc tiếp tục nghiên cứu dẫn xuất AZT nhƣ tìm hợp chất đƣợc nhà khoa học đầu tƣ nghiên cứu phát triển  Cấu tạo AZT O H3C N HO N N NH O N CTPT: C10H13N5O4 KLPT: 267,242 g/mol Tên IUPAC: 1-[(2R,4S,5S)-4-azido-5-(hydroxymethyl) oxolan -2-yl]-5- methylpirimidine-2,4 –dione Tên thƣơng mại Zidovudine Dƣợc lực học: tác nhân kháng virus có tác động mạnh tới Retrovirus bao gồm virus HIV Zidovudine đƣợc phosphoryl hóa nhờ enzyme tế bào cuối chuyển thành triphosphate.Sản phẩm làm ngƣng trệ trình nhân lên DNA HIV Nguyễn Lê Anh CH2012B 10 Luận văn cao học – Đại Học Bách Khoa Hà Nội Phụ lục 40: Phổ 1H NMR chất 143 Nguyễn Lê Anh CH2012B 109 Luận văn cao học – Đại Học Bách Khoa Hà Nội Phụ lục 41: Phổ 13C NMR chất 143 Nguyễn Lê Anh CH2012B 110 Luận văn cao học – Đại Học Bách Khoa Hà Nội Phụ lục 42: Phổ MS phângiải cao chất 143 Nguyễn Lê Anh CH2012B 111 Luận văn cao học – Đại Học Bách Khoa Hà Nội Phụ lục 43: Phổ 1H NMR chất 144 Nguyễn Lê Anh CH2012B 112 Luận văn cao học – Đại Học Bách Khoa Hà Nội Phụ lục 44: Phổ 12C NMR chất 144 Nguyễn Lê Anh CH2012B 113 Luận văn cao học – Đại Học Bách Khoa Hà Nội Phụ lục 45: Phổ MS phân giải cao chất 144 Nguyễn Lê Anh CH2012B 114 Luận văn cao học – Đại Học Bách Khoa Hà Nội Phụ lục 46: Phổ 1H NMR chất 145 Nguyễn Lê Anh CH2012B 115 Luận văn cao học – Đại Học Bách Khoa Hà Nội Phụ lục 47: Phổ 13C NMR chất 145 Nguyễn Lê Anh CH2012B 116 Luận văn cao học – Đại Học Bách Khoa Hà Nội Phụ lục 48: Phổ MS phân giải cao chất 145 Nguyễn Lê Anh CH2012B 117 Luận văn cao học – Đại Học Bách Khoa Hà Nội Phụ lục 49: Phổ 1H NMR chất 146 Nguyễn Lê Anh CH2012B 118 Luận văn cao học – Đại Học Bách Khoa Hà Nội Phụ lục 50: Phổ 13C NMR chất 146 Nguyễn Lê Anh CH2012B 119 Luận văn cao học – Đại Học Bách Khoa Hà Nội Phụ lục 51: Phổ MS phân giải cao chất 146 Nguyễn Lê Anh CH2012B 120 Luận văn cao học – Đại Học Bách Khoa Hà Nội Phụ lục 52: Phổ 1H NMR chất 147 Nguyễn Lê Anh CH2012B 121 Luận văn cao học – Đại Học Bách Khoa Hà Nội Phụ lục 53: Phổ 13C NMR chất 147 Nguyễn Lê Anh CH2012B 122 Luận văn cao học – Đại Học Bách Khoa Hà Nội Phụ lục 54: Phổ MS phân giải cao chất 147 Nguyễn Lê Anh CH2012B 123 [...]... dòng tế bào ung thƣ miệng, các hợp chất 25, 27 và AZT thể hiện hoạt tính tốt, các hợp chất còn lại đều cho thấy có tác dụng độc tế bào Hoạt tính đối với dòng tế bào ung thƣ miệng (KB), hợp chất 25 thể hiện hoạt tính cao nhất với IC 50 = 5,8 µg/mL, tuy nhiên, nó vẫn thấp hơn so với AZT (IC50 = 3,12 µg/mL) Hợp chất 27 có hoạt tính thấp hơn với IC50 = 12,1 µg/mL Đối với dòng tế bào ung thƣ MCF-7 thì hợp. .. cho thấy các hợp chất 56b và 62b thể hiện hoạt tính kháng virus và độc tế bào cao hơn so với AZT [15] 1.1.2.4 Hoạt tính sinh học và cấu trúc của các dẫn xuất AZT Zidovudine là loại thuốc đầu tiên đƣợc đƣa vào sử dụng trong việc điều trị HIV trên thế giới Các nghiên cứu gần đây đều tập trung vào điều chế các tiền chất ban đầu với mong muốn tìm đƣợc một loại hợp chất có đƣợc đặc tính của AZT và đồng thời... 27, AZT thể hiện hoạt tính tốt, với các IC50 lần lƣợt là: 3.7 µg/mL, 12.8 µlg/mL, 2.6 µg/mL Các hợp chất khác không thể hiện đƣợc tính độc tế bào Nghiên cứu cho thấy các hợp chất phosphonamide có khả năng hoạt động giống nhƣ các tiền chất AZT, hợp chất 25, 27 còn có thể thấm qua đƣợc biểu mô của các tế bào đƣờng ruột và đƣợc hấp thu mức vừa phải ở ngƣời [18] 1.1.2.2 Dẫn xuất boranphosphate của AZT và. .. bƣớc và tạo ít sản phẩm phụ và hiện đang đƣợc sử dụng để tổng hợp AZT [11] 1.1.2 Hoạt tính sinh học các dẫn xuất của AZT Nhiều nghiên cứu cho thấy, sử dụng AZT trong thời gian dài có thể dẫn tới sự kháng thuốc và có tác dụng phụ cho cơ thể nhƣ ức chế tủy xƣơng, gây các vấn đề về cơ [14] Các nghiên cứu gần đây cho thấy một số dẫn xuất của AZT thể hiện đƣợc sự vƣợt trội về hoạt tính sinh học so với AZT. .. 3steps) N3 Sơ đồ 5: Tổng hợp dẫn xuất boranphosphate của AZT và d4T monophosphate Nguyễn Lê Anh CH2012B 17 Luận văn cao học – Đại Học Bách Khoa Hà Nội Các hợp chất 41, 42, 45, 46 đƣợc sàng lọc khả năng kháng virus HIV-1 trên tế bào MAGI-CCR5 và HIV-1(IIIB) và HIV-2(ROD) Các chất này có hoạt tính ở nồng độ cao (400µM) Ngoài ra các hợp chất này cũng đƣợc sàng lọc hoạt tính độc tế bào nhƣ: viêm gan siêu... độc tế bào tốt, đƣợc ứng dụng trong việc điều trị các căn bệnh ung thƣ nhƣ: ung thƣ đại tràng cấp, ung thƣ miệng, ung thƣ vú [12-18] Nguyễn Lê Anh CH2012B 14 Luận văn cao học – Đại Học Bách Khoa Hà Nội 1.1.2.1 Dẫn xuất 5’-chloromethylphosphonate có tác dụng kháng u của AZT Các dẫn xuất phosphonamide của AZT có hoạt tính gây độc tế bào với các dòng tế bào ung thƣ khác nhƣ dòng ung thƣ miệng, dòng tế. .. 66: AZT- Val 67: AZT- Leu 68: AZT- iLeu 69: AZT- Phen 70: AZT- Ac O R NH-CH(COOH)CH(CH3)2 NH-CH(COOH)CH2-CH(CH3)2 NH-CH(COOH)CH(CH3)CH2-CH3 -NH-CH(COOH)CH2C6H5 OH N3 O H3C O H3C NH O N N C O O O NH Cl H HO N O HO O AZT- ClOH AZT- Iso N3 71 N3 72 Các thử nghiệm cho thấy các dẫn xuất này đều có tác dụng trên tế bào HIV (trừ hợp chất AZT- ClOH) Ngoài tác dụng trên tế bào HIV các dẫn xuất này đều có hoạt tính. .. tính gây độc với các tế bào đối với PBMS và MT2 Trong đó, đặc biệt với AZT- Val có hoạt tính gây độc tế bào mạnh nhất với tế bào PBMC có IC50 là 0.015±0.001µM, và với tế bào MT2 là 0.025±0.001µM [17] 1.2 GIỚI THIỆU VỀ FLAVONE Flavone là một trong những nhóm chất lớn nhất trong dãy các chất thuộc họ flavonoid Flavone phân bố hầu hết ở các mô thực vật Chúng có vai trò quan trọng trong việc tái tạo và bảo... Các nghiên cứu của P Venkatesan và T Maruthavanan cũng cho thấy các flavone có tính kháng khuẩn rất tốt sau khi so sánh với tính kháng khuẩn của Penicillin G [30] 1.2.3.1 Các nghiên cứu của Sohel Mostahar và cộng sự [26] Sohel Mostahar và các cộng sự đã làm rất nhiều nghiên cứu về flavone và hoạt tính sinh học của chúng.Trong một nghiên cứu của mình, ông và các cộng sự đã nghiên cứu điều chế ra 4 flavone. .. thiếu của các hợp chất này là một cấu trúc tƣơng tự nucleoside có tác dụng ức chế sự phiên mã ngƣợc trong quá trình nhân lên của virus HIV Trong các hợp chất đang đƣợc sử dụng thì AZT và FLT là các chất đƣợc đánh giá có tác dụng tốt nhất Tuy nhiên trong quá trình điều trị AZT và FLT cũng bộc lộ những hạn chế nhất định.Luigi A.Agrofoglio và cộng sự đã phát triển và nghiên cứu các dẫn xuất của AZT và FLT