Tổng hợp và nghiên cứu hoạt tính sinh học một số kentone α, β- không no có cấu trúc tương tự trong thiên nhiên

MỞ ĐẦU Nghiên cứu, tìm kiếm các chất mới có hoạt tính sinh học có sử dụng các hợp chất thiên nhiên làm chất dẫn đường nhằm thiết kế, tổng hợp các chất có thể sử dụng làm thuốc hay trong thiết kế thuốc luôn là một mục tiêu quan trọng của các nhà khoa học. Trong hóa học các hợp chất thiên nhiên và hóa dược, các hợp chất ketone α,βkhông no được phát hiện rất sớm và dường như có mặt trong hầu hết các lớp chất quan trọng của thiên nhiên như alkaloid, terpene, sesquiterpen, triterpenoid, chalcone và flavone như daphnipaxianines trong cây Daphliphyllum paxianum, myrtenal từ loài Citrus reticulata, zerumbone của Zingiber zerumbet, licorisoflavane A, quercetin, kaemferol trong cây Morus alba L. hay isoliquirigenin từ cây Glycyrrhiza glabra và đặc biệt là curcumin từ loài Curcuma longa L., ngay cả chuỗi DNA của cơ thể sống cũng được tạo thành từ các hợp chất chứa nhóm ketone α,βkhông no là thymine và uracil. Tuy vậy, trong tất cả các lớp chất thiên nhiên đã được biết đến thì nhóm ketone α,βkhông no này lại chính là một phần cấu trúc đặc trưng nhất, không thể thiếu trong bất kỳ hợp chất chalcone và flavone nào. Do nhóm ketone α,βkhông no hiện diện trong phân tử nên các hợp chất này có vai trò quan trọng trong cả hóa học và sinh học. Về mặt hóa học, các hợp chất ketone α,βkhông no là chất trung gian chìa khóa để tổng hợp nhiều chất quan trọng như flavonoid, pyrazoline, diazepine, pyrimidine,… Về mặt sinh học, nhóm ketone α,βkhông no được xác định là trung tâm của nhiều hoạt tính sinh học bao gồm hoạt tính kháng viêm, hoạt tính chống sốt rét, hoạt tính chống ký sinh trùng, hoạt tính chống huyết áp hay loại bỏ yếu tố NF-κB gây ra nhiều bệnh khác nhau, đặc biệt là hoạt tính gây độc tế bào do nhóm này được xem như là các Michael acceptor đối với nhóm thiol của một số protein xác định hay khả năng định hướng các tế bào ung thư chết theo lập trình. Chính vì vậy, các hợp chất chứa nhóm ketone α,βkhông no luôn là đối tượng nghiên cứu hấp dẫn của các nhà khoa học, một số thuốc chứa nhóm này cũng đã được sử dụng hiệu quả trong điều trị bệnh như AZT, Edoxudine, Zalcitabine, Griseofulvin và nhiều các chất khác chứa nhóm này phân lập từ thiên nhiên được sử dụng trong hỗ trợ điều trị điều trị bệnh ung thư. Với mục đích đóng góp thêm những nghiên cứu mới về đối tượng này, luận án “Tổng hợp và nghiên cứu hoạt tính sinh học của một số ketone α,βkhông no có cấu trúc tương tự trong thiên nhiên” trình bày một số chuyển hóa mới của zerumbone, tổng hợp một số chacone mới có chứa các nhóm thế khác nhau dựa trên chalcone mẹ có hoạt tính xuất hiện nhiều trong thực vật và sàng lọc hoạt tính gây độc tế bào đối với một số dòng tế bào ung thư người nhằm định hướng cho việc khai thác một số các hợp chất mới có hoạt tính tiềm năng trong lĩnh vực chăm sóc sức khỏe cộng đồng.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC

VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

-

LÊ PHONG

TỔNG HỢP VÀ NGHIÊN CỨU HOẠT TÍNH SINH HỌC

CÓ CẤU TRÚC TƯƠNG TỰ TRONG THIÊN NHIÊN

LUẬN ÁN TIẾN SỸ HOÁ HỌC

HÀ NỘI – 2016

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I TỔNG QUAN 3

1.1 Giới thiệu về các hợp chất ketone α,β-không no 3

1.1.1 Đặc điểm cấu tạo, quang phổ 3

1.1.2 Các hợp chất ketone α,β-không no có nguồn gốc thực vật 5

1.1.2.1 Các chalcone 5

1.1.2.2 Các flavone 7

1.1.2.3 Các ketone α,β-không no có nguồn gốc thực vật khác 8

a Giới thiệu về zerumbone 9

b Một số chuyển hóa chính của zerumbone 12

c Giới thiệu về chalcone 14

1.1.3 Phản ứng tổng hợp chalcone 16

1.1.3.1 Tổng hợp chalcone bằng phản ứng Claisen-Schmidt 16

1.1.3.2 Tổng hợp chalcone bằng phản ứng Wittig 18

1.1.3.3 Tổng hợp chalcone từ các bazơ Schiff 19

1.1.3.4 Tổng hợp chalcone từ các hợp chất cơ kim 19

1.1.3.5 Tổng hợp chalcone từ các dẫn xuất α,β-dibromochalcone 20

1.1.3.6 Tổng hợp chalcone bằng phản ứng quang hóa Fries 20

1.1.3.7 Tổng hợp chalcone từ các β-chlorovinyl ketone 20

1.1.4 Hoạt tính sinh học của các ketone α,β-không no 21

1.1.4.1 Hoạt tính gây độc tế bào 21

1.1.4.2 Hoạt tính chống sốt rét 23

1.1.4.3 Hoạt tính kháng khuẩn 24

1.1.4.4 Hoạt tính kháng nấm 25

1.1.4.5 Hoạt tính kháng viêm 26

1.1.4.6 Hoạt tính kháng virus 27

1.2 Giới thiệu về hoạt tính IDO và hoạt tính ức chế sự hình thành và phát triển khối u ba chiều trên thạch mềm 28

1.2.1 Hoạt tính ức chế IDO (indoleamine-2,3-dioxygenase) 28

1.2.2 Hoạt tính ức chế sự hình thành và phát triển khối u 3 chiều trên thạch mềm 31

CHƯƠNG II ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 32

2.1 Đối tượng nghiên cứu 32

2.2 Phương pháp nghiên cứu 33

2.2.1 Đối với zerumbone và dẫn xuất zerumbone oxide 33

2.2.2 Đối với các phản ứng tổng hợp chalcone 34

2.3 Hóa chất, thiết bị nghiên cứu 35

2.3.1 Hóa chất, dung môi 35

2.3.2 Thiết bị dùng cho nghiên cứu 36

2.4 Phương pháp đánh giá hoạt tính gây độc tế bào 36

2.4.1 Phương pháp thử khả năng gây độc tế bào (cytotoxicity) 36

2.4.2 Phương pháp đánh giá hoạt tính ức chế sự hình thành và phát triển khối u 3 chiều trên thạch mềm in vitro 37

2.5 Phương pháp đánh giá hoạt tính IDO in vitro 38

CHƯƠNG III: THỰC NGHIỆM 39

3.1 Tổng hợp các dẫn xuất của zerumbone 39

3.1.1 Tổng hợp các tổ hợp (112-114) của azazerumbone và azazerumbone oxide với AZT 39

3.1.1.1 Chuẩn bị các azazerumbone (102, 103) 39

a Tổng hợp zerumbone oxime (100, 101) 39

b Chuyển vị Beckmann zerumbone oxime 39

3.1.1.2 Chuẩn bị các azazerumbone oxide (107, 108) 40

a Tổng hợp zerumbone oxide (104) 40

b Tổng hợp zerumbone oxide oxime 105, 106 40

c Chuyển vị Beckmann zerumbone oxide oxime 40

3.1.1.3 Tổng hợp các azazerumbone và azazerumbone oxide propargyl (109-111) 40

3.1.1.4 Qui trình chung cho phản ứng đóng vòng Click triazole của các azazerumbone propargyl (109, 110) và azazerumbone oxide propargyl (111) với AZT 41

3.1.2 Tổng hợp các tổ hợp của các azazerumbone và azazerumbone oxide với artemisinin (116-118) 41

3.1.2.1 Tổng hợp 2-(10β-dihydroarteminoxy)ethyl bromide (92) 42

3.1.2.2 Qui trình chung cho tổng hợp các tổ hợp của các azazerumbone, azazerumbone oxide với artemisinin (116-118) 42

3.1.3 Tổng hợp các tổ hợp của azazerumbone và azazerumbone oxide với PBr 121-122 43

3.1.3.1 Tổng hợp PBr 120 43

3.1.3.2 Qui trình chung tổng hợp các sản phẩm của azazerumbone và azazerumbone oxide với PBr (121-122) 43

3.1.4 Tổng hợp azazerumbone acetic acid (124) 43

3.1.4.1 Tổng hợp ethyl azazerumbone acetate (123) 43

3.1.4.2 Tổng hợp azazerumbone acetic acid (124) 44

3.2 Tổng hợp các chalcone chứa các nucleobase và dẫn xuất có nguồn gốc thiên nhiên 44

3.2.1 Tổng hợp các chalcone chứa vòng thymine (148-158) 44

3.2.1.1 Tổng hợp 5ꞌ-chloromethyl-2ꞌ-hydroxyacetophenone (126) 44

3.2.1.2 Tổng hợp 5ꞌ-thyminylmethyl-2ꞌ-hydroxyacetophenone (127) 45

3.2.1.3 Tổng hợp 3-chloromethyl-4-methoxybenzaldehyde (130a) 45

3.2.1.4 Qui trình chung cho tổng hợp các dẫn xuất của 4-methoxybenzaldehyde (143-145) 45

3.2.1.5 Tổng hợp các chalcone chứa vòng thymine không chứa nhóm – OH ở hợp phần aldehyde 148-152, 156-158 46

3.2.1.6 Tổng hợp các chalcone chứa vòng thymine có nhóm –OH ở hợp phần aldehyde 153-155 47

3.2.2 Tổng hợp các chalcone chứa vòng uracil 159-168 50

3.2.2.1 Tổng hợp 5ꞌ-uracilylmethyl-2ꞌ-hydroxyacetophenone (128) 50

3.2.2.2 Tổng hợp các chalcone chứa vòng uracil không chứa nhóm -OH ở hợp phần aldehyde (159-162, 166-168) 50

3.2.2.3 Tổng hợp các chalcone chứa vòng uracil có hợp phần aldehyde chứa nhóm –OH (163-165) 51

3.2.3 Tổng hợp các chalcone chứa vòng 5-fluorouracil (171-179) 53

3.2.3.1 Tổng hợp 5ꞌ-(5-fluorouracilyl)methyl-2ꞌ-hydroxyacetophenone (169) 53

3.2.3.2 Qui trình chung cho tổng hợp thyminylmethylbenzaldehyde (146) và 4-methoxy-3-uracilylmethylbenzaldehyde (147) 53

3.2.3.3 Qui trình chung để tổng hợp các chalcone chứa vòng 5-fluorouracil (171-179) 54

3.2.3.4 Tổng hợp các tổ hợp của chalcone và 5-fluorouracil thông qua cầu liên kết 1,2,3 triazole (189-193) 55

3.3 Tổng hợp các ketone α,β-không no khác 60

3.3.1 Tổng hợp các ketone α,β-không no chứa nhóm imidazole 196-202 60

3.3.1.1 Tổng hợp 5ꞌ-(1-imidazolyl)methyl-2ꞌ-hydroxyacetophenone (195) 60

3.3.1.2 Tổng hợp các chalcone chứa vòng imidazole 61

3.3.2 Tổng hợp các ketone α,β-không no chứa nhóm phenylacetamide 205-211 62

3.3.2.1 Tổng hợp 5ꞌ-cyanomethyl-2ꞌ-hydroxyacetophenone 203 62

3.3.2.2 Tổng hợp 3'-acetyl-4'-hydroxyphenylacetamide 204 62

3.3.2.3 Qui trình chung tổng hợp các 2'-hydroxy-5'-chalconylacetamide 205-211 63

3.3.3 Tổng hợp các ketone α,β-không no chứa nhóm methoxymethyl 216-230 64

3.3.3.1 Tổng hợp các ketone α,β-không no chứa nhóm methoxymethyl từ 2ꞌ-hydroxyacetophenone 216-223 64

a Tổng hợp 5ꞌ-methoxymethyl-2ꞌ-hydroxyacetophenone 212 64

b Tổng hợp các 5ꞌ-methoxymethyl-2ꞌ-hydroxychalcone 216-223 64

3.3.3.2 Tổng hợp các ketone α,β-không no chứa nhóm methoxymethyl từ 4ꞌ-hydroxyacetophenone 224-230 65

a Tổng hợp 3ꞌ-chloromethyl-4ꞌ-hydroxyacetophenone 214 65

b Tổng hợp 3ꞌ-methoxymethyl-4ꞌ-hydroxyacetophenone 215 66

c Qui trình chung tổng hợp các 3ꞌ-methoxymethyl-4ꞌ-hydroxychalcone 224-230 66

3.3.4 Tổng hợp một số các chalcone chứa nhóm 4-isopropyl khác 233-237 67

3.3.4.1 Qui trình chung tổng hợp các chalcone 233-235 67

3.3.4.2 Tổng hợp chalcone 236 68

3.3.4.3 Tổng hợp 4'-hydroxy-3'-(piperidinylmethyl)-4-isopropylchalcone (237) 68

3.4 Nghiên cứu hoạt tính gây độc tế bào của các ketone α,β-không no tổng hợp được 69

3.5 Nghiên cứu hoạt tính ức chế sự hình thành và phát triển khối u 3 chiều trên thạch mềm của một số ketone α,β-không no tổng hợp được 69

3.6 Phương pháp xác định hoạt tính ức chế IDO 69

CHƯƠNG IV KẾT QUẢ THẢO LUẬN 70

4.1 Tổng hợp một số dẫn xuất ketone α,β-không no có cấu trúc tương tự trong thiên nhiên 70

4.1.1 Tổng hợp các dẫn xuất của zerumbone 70

4.1.1.1 Tổ hợp của các azazerumbone với AZT 74

4.1.1.2 Tổ hợp các aza của zerumbone với dihydroartemisinin 80

4.1.1.3 Tổ hợp của các azazerumbone và azazerumbone oxide với PBr 85

4.1.1.4 Tổ hợp của các aza của zerumbone với acetic acid 87

4.1.2 Tổng hợp một số chalcone chứa thymine, uracil và dẫn xuất 5-fluorouracil 89

4.1.2.1 Tổng hợp các hợp chất trung gian ketone chứa nhóm thymine, uracil và aldehyde chứa các dẫn xuất của piperazine 90

4.1.2.2 Tổng hợp một số chalcone chứa thymine 93

4.1.2.3 Tổng hợp một số chalcone chứa uracil 99

4.1.2.3 Tổng hợp một số chalcone chứa dẫn xuất 5-fluorouracil 106

4.2 Tổng hợp các dẫn xuất ketone α,β-không no khác 118

4.2.1 Tổng hợp các dẫn xuất ketone α,β-không no có chứa imidazole 119

4.2.2 Tổng hợp các dẫn xuất ketone α,β-không no có chứa nhóm phenylacetamide 124

4.2.3 Tổng hợp các dẫn xuất ketone α,β-không no có chứa nhóm methoxymethyl 127

4.2.4 Tổng hợp một số các chalcone chứa nhóm 4-isopropyl khác 131

4.3 Kết quả nghiên cứu hoạt tính sinh học của các hợp chất ketone α,β-không no đã tổng hợp 133

4.3.1 Hoạt tính gây độc tế bào của các dẫn xuất zerumbone 133

4.3.2 Hoạt tính gây độc tế bào của các chalcone chứa các nucleoside 135

4.3.2.1 Hoạt tính gây độc tế bào in vitro của các chalcone chứa thymine và uracil 135

4.3.2.2 Hoạt tính gây độc tế bào của các chalcone chứa 5-fluorouracil 136

4.3.3 Kết quả nghiên cứu hoạt tính gây độc tế bào của các chalcone chứa nhóm acetamide 138

4.3.4 Kết quả nghiên cứu hoạt tính gây độc tế bào của các chalcone chứa nhóm methoxymethyl trong vòng A 139

4.3.5 Nghiên cứu ảnh hưởng của hợp phần ketone đến hoạt tính gây độc tế bào của các chalcone 140

4.3.6 Nghiên cứu hoạt tính ức chế Indoleamine-2,3-dioxygenase (IDO) 141

4.3.7 Nghiên cứu hoạt tính ức chế sự hình thành và phát triển của các khối u Hep-G2 trên thạch mềm 143

V KẾT LUẬN 145

4.22 Tín hiệu phổ 13C-NMR của chalcone chứa hợp phần 4'-hydroxy-3’-

methoxymethyl

132

4.23 Tín hiệu phổ 1H-NMR của chalcone chứa hợp phần Isopropyl 133 4.24 Tín hiệu phổ 13C-NMR của chalcone chứa hợp phần Isopropyl 133 4.25 Hoạt tính gây độc tế bào của các dẫn xuất của zerumbone 134 4.26 Hoạt tính gây độc tế bào của các chalcone chứa thymine và uracil 136 4.27 Hoạt tính gây độc tế bào của các tổ hợp của chalcone với 5-

fluorouracil

138

4.28 Hoạt tính gây độc tế bào của các chalcone chứa nhóm acetamide 140 4.29 Hoạt tính gây độc tế bào của các chalcone chứa nhóm methoxymethyl 141 4.30 Sự phụ thuộc của hoạt tính gây độc tế bào vào hợp phần ketone 142 4.31 Kết quả đánh giá hoạt tính ức chế hình thành khối u trên thạch mềm

của một số chalcone

144

DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ

4.1 Quá trình tổng hợp các azazerumbone 102 và 103 72

4.3 Quá trình tổng hợp các azazerumbone oxide 107 và 108 73

4.5 Tổng hợp các dẫn xuất propargyl của các azazerumbone và

4.6 Quá trình tổng hợp các tổ hợp của azazerumbone và azazerumbone

4.7 Quá trình tổ hợp giữa azazerumbone với artemisinin theo con đường 1 82 4.8 Quá trình tổ hợp giữa azazerumbone với artemisinin theo con đường 2 82 4.9 Quá trình tổng hợp các tổ hợp của 119 và các azazerumbone 103, 108 86

4.11 Tổng hợp các hợp phần ketone chứa thymine và uracil 92 4.12 Quá trình tổng hợp các dẫn xuất 143-145 của benzaldehyde 93 4.13 Quá trình tổng hợp các chalcone chứa thymine 95 4.14 Quá trình tổng hợp các chalcone chứa uracil 101 4.15 Quá trình tổng hợp hợp phần ketone chứa 5-fluorouracil 107

4.16 Quá trình tổng hợp các dẫn xuất chứa thymine và uracil của

4.17 Quá trình tổng hợp các chalcone chứa 5-fluorouracil 108

4.18 Quá trình tổng hợp các tổ hợp của 5-fluorouracil và các

4.19 Cơ chế của phản ứng Click đóng vòng triazole [176] 115 4.20 Quá trình tổng hợp các chalcone chứa imidazole 120 4.21 Quá trình tổng hợp các chalcone chứa nhóm acetamide 125 4.22 Cơ chế thủy phân nhóm nitril trong môi trường axít 126 4.23 Quá trình tổng hợp các chalcone chứa nhóm methoxymethyl 128 4.24 Quá trình tổng hợp một số 4-isopropylchalcone 132

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Các phương pháp sắc ký

TLC Thin Layer Chromatography: Sắc ký lớp mỏng

CC Column Chromatography: Sắc ký cột

Các phương pháp phổ

HRMS High resolution Mass Spectroscopy: Phổ khối lượng phân giải cao FT-ICRMS Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometer

TOFMS Time-of-flight mass spectrometry

ESI-MS Electrospray Ionization Mass Spectroscopy: Phổ khối ion hóa phun điện

IR Infrared Spectroscopy: Phổ hồng ngoại

COSY Correlation Spectroscopy: Phổ tương tác 2 chiều đồng hạt nhân 1H-1H HSQC Heteronuclear Single Quantum Correlation: Phổ tương tác hai chiều trực

tiếp dị hạt nhân HMBC Heteronuclear Multiple Bond Correlation: Phổ tương tác đa liên kết hai

chiều dị hạt nhân s: singlet d: doublet t: triplet q: quartet qui: quintet

m: multiplet dd: double doublet br: broad

Các chữ viết tắt khác

IC50 The half maximal inhibitory concentration: Nồng độ tác dụng ức

chế 50% sự tăng sinh dòng tế bào thử nghiệm

LD50 Lethal dose 50%: liều gây chết 50% cá thể nghiên cứu

MIC Minimum inhibitory concentration: Nồng độ ức chế tối thiểu

Tnc Nhiệt độ nóng chảy

AZT azidothymidine

DHA Dihydroartemisinin

CoA Coenzyme A

IR Infrared spectroscopy

UV Ultraviolet spectroscopy

Hep-G2 Human Hepatocellular carcinoma: Dòng tế bào ung thư gan

RD Human Rhabdomyosarcoma: Dòng tế bào ung thư mô liên kết

(màng tim)

Lu Lung cancer: Dòng tế bào ung thư phổi

FL Human Uterine: Dòng tế bào ung thư màng tử cung

SW480 Dòng tế bào ung thư đại tràng

MCF-7 Dòng tế bào ung thư vú

P338 Dòng tế bào ung thư bạch cầu chuột

HIV-1 Human immunodeficiency virus type 1

TCA Trichloroacetic acid

m-CPBA meta-Chloroperbenzoic acid

PTSA p-Toluenesulfonic acid (pTsOH) , tosylic acid (TsOH)

MỞ ĐẦU

Nghiên cứu, tìm kiếm các chất mới có hoạt tính sinh học có sử dụng các hợp chất thiên nhiên làm chất dẫn đường nhằm thiết kế, tổng hợp các chất có thể sử dụng làm thuốc hay trong thiết kế thuốc luôn là một mục tiêu quan trọng của các nhà khoa học

Trong hóa học các hợp chất thiên nhiên và hóa dược, các hợp chất ketone

α,βkhông no được phát hiện rất sớm và dường như có mặt trong hầu hết các lớp chất quan trọng của thiên nhiên như alkaloid, terpene, sesquiterpen, triterpenoid, chalcone

và flavone như daphnipaxianines trong cây Daphliphyllum paxianum, myrtenal từ loài Citrus reticulata, zerumbone của Zingiber zerumbet, licorisoflavane A, quercetin, kaemferol trong cây Morus alba L hay isoliquirigenin từ cây Glycyrrhiza glabra và đặc biệt là curcumin từ loài Curcuma longa L., ngay cả chuỗi DNA của cơ thể sống cũng được tạo thành từ các hợp chất chứa nhóm ketone α,βkhông no là thymine và uracil Tuy vậy, trong tất cả các lớp chất thiên nhiên đã được biết đến thì nhóm

ketone α,βkhông no này lại chính là một phần cấu trúc đặc trưng nhất, không thể thiếu trong bất kỳ hợp chất chalcone và flavone nào

Do nhóm ketone α,βkhông no hiện diện trong phân tử nên các hợp chất này có vai trò quan trọng trong cả hóa học và sinh học Về mặt hóa học, các hợp chất ketone

α,βkhông no là chất trung gian chìa khóa để tổng hợp nhiều chất quan trọng như flavonoid, pyrazoline, diazepine, pyrimidine,… Về mặt sinh học, nhóm ketone

α,βkhông no được xác định là trung tâm của nhiều hoạt tính sinh học bao gồm hoạt tính kháng viêm, hoạt tính chống sốt rét, hoạt tính chống ký sinh trùng, hoạt tính

chống huyết áp hay loại bỏ yếu tố NF-κB gây ra nhiều bệnh khác nhau, đặc biệt là hoạt

tính gây độc tế bào do nhóm này được xem như là các Michael acceptor đối với nhóm thiol của một số protein xác định hay khả năng định hướng các tế bào ung thư chết

theo lập trình Chính vì vậy, các hợp chất chứa nhóm ketone α,βkhông no luôn là đối tượng nghiên cứu hấp dẫn của các nhà khoa học, một số thuốc chứa nhóm này cũng đã được sử dụng hiệu quả trong điều trị bệnh như AZT, Edoxudine, Zalcitabine, Griseofulvin và nhiều các chất khác chứa nhóm này phân lập từ thiên nhiên được sử dụng trong hỗ trợ điều trị điều trị bệnh ung thư

Với mục đích đóng góp thêm những nghiên cứu mới về đối tượng này, luận án

“Tổng hợp và nghiên cứu hoạt tính sinh học của một số ketone α,βkhông no có cấu trúc tương tự trong thiên nhiên” trình bày một số chuyển hóa mới của zerumbone,

tổng hợp một số chacone mới có chứa các nhóm thế khác nhau dựa trên chalcone mẹ

có hoạt tính xuất hiện nhiều trong thực vật và sàng lọc hoạt tính gây độc tế bào đối với một số dòng tế bào ung thư người nhằm định hướng cho việc khai thác một số các hợp chất mới có hoạt tính tiềm năng trong lĩnh vực chăm sóc sức khỏe cộng đồng

CHƯƠNG I TỔNG QUAN

1.1 Giới thiệu về các hợp chất ketone α,β-không no

Các hợp chất ketone α,β-không no là những hợp chất được tìm thấy nhiều trong

thiên nhiên trong đó điển hình nhất là các hợp chất mang màu như chalcone, flavone

và những chất có liên quan Các hợp chất này có phổ hoạt tính sinh học rộng, đặc biệt

là hoạt tính chống ung thư, các nghiên cứu đều chỉ ra rằng nhóm ketone α,β-không no

có vai trò chìa khóa quyết định đến hoạt tính sinh học của chúng Trong thiên nhiên

các hợp chất ketone α,β-không no được tạo thành trong quá trình sinh tổng hợp bởi một số con đường, chẳng hạn trong thực vật các hợp chất ketone α,β-không no mang

màu như chalcone, aurone và flavonoids được tạo thành từ 4-coumaroyl-CoA và malonyl-CoA trong quá trình tổng hợp các anthocyanidin

Ngoài sự xuất hiện trong thiên nhiên, các ketone α,β-không no có thể được tổng

hợp bởi rất nhiều con đường khác nhau để tạo ra một số lượng lớn các chất với cấu trúc đa dạng và các hoạt tính sinh học quý được ứng dụng trong thực tế

1.1.1 Đặc điểm cấu tạo, quang phổ

Các hợp chất ketone α,β-không no là một hệ liên hợp giữa C=C và C=O còn được biết đến là các hợp chất ketone α,β-không no với công thức tổng quát như sau:

Hệ liên hợp C=C và C=O được thể hiện rất rõ trên các phổ như hồng ngoại, tử ngoại và phổ cộng hưởng từ hạt nhân

Phổ hồng ngoại (IR):

Sự có mặt của một liên kết đôi C=C liền kề nhóm ketone dẫn đến sự không định

vị của các electron π ở các liên kết C=C và C=O Sự liên hợp này làm ảnh hưởng đến các liên kết đơn của cả liên kết C=O và C=C và làm giảm các hằng số lực của chúng, điều này dẫn đến tần số hấp thụ của nhóm C=O và C=C bị giảm và hiệu ứng này còn thấy ở các hệ liên hợp có các liên kết ba Nói chung, sự có mặt của hệ liên hợp dẫn đến

sự giảm số sóng hấp thụ của nhóm C=O khoảng 25 - 45 cm-1 so với nhóm C=O không liên hợp, hiện tượng này cũng được quan sát thấy khi nhóm C=O gắn với vòng thơm,

trong trường hợp nhóm ketone α,β-không no gắn với các vòng thơm thì tần số hấp thụ

cực đại còn giảm hơn nữa nhưng cũng không quá 15cm-1 [7, 8] Cụ thể, phổ hồng

ngoại của ketone α,β-không no được đặc trưng bởi 3 dải hấp thụ sau:

Dải hấp thụ nằm trong vùng 960-965 cm-1 đặc trưng cho dao động biến dạng không phẳng của liên kết C-H trong nhóm vinyl, ngoài minh chứng cho dao động biến

dạng không phẳng của liên kết C-H thì dải này còn cho thấy cấu hình trans của 2 proton của nhóm này (H-α và H-β)

Dải hấp thụ trong vùng 1550-1615 cm-1 đặc trưng cho dao động hóa trị của liên kết đôi C=C liên hợp, tuy vậy dải này thường bị xen phủ với dao động hóa trị của nhóm C=O và dao động hóa trị C=C của nhân thơm

Dải hấp thụ trong vùng 1635-1695 cm-1 đặc trưng cho dao động hóa trị của nhóm C=O liên hợp

trong đó đôi electron trên orbital của nhóm C=O

+ λmax2 nằm ở khoảng 250 nm với hệ số tắt phân tử  = 104 đặc trưng cho bước chuyển π→π* (đôi electron π của liên kết trans vinyl)

Ngoài ra còn có các cực đại hấp thụ nhỏ hơn đặc trưng của các nhân thơm hoặc

dị vòng nối với nhóm này

Phổ cộng hưởng từ proton ( 1 H-NMR):

Phổ cộng hưởng từ proton của nhóm ketone α,β-không

no có những đặc trưng rất dễ nhận ra do sự tổ hợp của cả 2 hiệu

ứng gồm hiệu ứng cảm ứng và hiệu ứng liên hợp (các electron π

không cư trú đồng đều trên hệ liên hợp mà có xu hướng lệch về

phía nguyên tử oxi) và hiệu ứng không đẳng hướng thường thấy

trong nhóm này Mặt khác, do cấu hình trans bền nên trong

phần lớn các hợp chất 2 proton của nhóm này thường có cấu hình trans thể hiện rất đặc trưng, dễ nhận thấy trên phổ proton nhờ hiệu ứng mái nhà với hằng số tương tác J lớn

trong khoảng từ 14-17 Hz

Phổ proton của các hợp chất ketone α,β-không no thường xuất hiện một số

trường hợp sau [8]:

- Các proton H-β trong nhóm ketone α,β-không no không bị che phủ bởi sự cộng hưởng thường dẫn tới độ chuyển dịch hóa học của H-β lớn hơn H-α

- Trong rất nhiều trường hợp vinyl thế, nguyên tử oxy không che phủ các

proton H-α bởi hiệu ứng cảm ứng nhưng lại che phủ H-β bởi sự cộng hưởng dẫn đến

độ chuyển dịch hóa học của H-α lớn hơn H-β trường hợp này chính là hiệu ứng không

đẳng hướng do nhóm C=O tạo ra

Phổ cộng hưởng từ cacbon 13 ( 13 C-NMR):

Không giống như phổ proton, do hiệu ứng cảm ứng và hiệu ứng liên hợp trong

nhóm ketone α,β-không no nên C-β thường có độ chuyển dịch lớn hơn C-α và tín hiệu

cộng hưởng của các nguyên tử cacbon này thường xuất hiện trong vùng có 100 ppm <

δC < 150 ppm [8]

1.1.2 Các hợp chất ketone α,β-không no có nguồn gốc thực vật

Do trong thiên nhiên các hợp chất ketone α,β-không no xuất hiện với số lượng

rất lớn và có cấu trúc rất đa dạng không thể liệt kê đầy đủ trong khuôn khổ của luận

án, vì vậy luận án chỉ khái quát lại một số các hợp chất ketone α,β-không no điển hình

thường xuyên xuất hiện trong thiên nhiên với vai trò sinh học quan trọng trong đó chủ

yếu là các chất chuyển hoá thứ cấp như flavone, chalcone và một số các ketone

α,β-không no khác có hàm lượng lớn và hoạt tính chống ung thư tiềm năng như zerumbone hay các bazơ nitơ có trong cơ thể sống gồm thymine, uracil và các dẫn xuất 5-fluorouracil của chúng Ngoài ra trong luận án chalcone, zerumbone, thymine và uracil

và dẫn xuất 5-fluorouracil là các chất đích và chất đầu cho các chuyển hóa tiếp theo

nên các ketone α,β-không no này sẽ được nghiên cứu kỹ lưỡng về hóa học và hoạt tính

sinh học của chúng

1.1.2.1 Các chalcone

Các chalcone được xem là các flavone mạch hở cùng có cấu trúc khung dạng

C6-C3-C6 xuất hiện phổ biến trong các thực vật bậc cao, cũng giống với các flavonoid,

chalcone có nhiều hoạt tính sinh học hấp dẫn và đóng góp chính của nhóm ketone

α,β-không no vào các hoạt tính này cũng đã được chứng minh Bảng dưới đây liệt kê một

số chalcone điển hình đã được phân lập từ các loài thực vật, xác định cấu trúc và đánh giá hoạt tính sinh học của chúng

Bảng 1.1: Một số chalcone điển hình có hoạt tính sinh học từ thực vật

1 Piper

methysticum

Flavokavain A

Gây độc một số tế bào ung thư

[12] [13] [14]

[15] [16] [17]

5 Alpinia

katsumadai

(hạt)

Gây độc các dòng tế bào (Hep-G2, MCF-7

và MAD-MB-43)

[18]

[19] [20]

7 Litsea

rubescens

Gây độc dòng tế bào ung thư Hep-G2

[21]

Trong thực vật, chalcone được sinh tổng hợp từ 4-coumaroyl-CoA và CoA đồng thời là chất trung gian trong sinh tổng hợp flavone và anthocyanidin của thực vật [22]

Bảng 1.2: Một số các flavone điển hình từ thực vật và hoạt tính sinh học của chúng

pendula

Acacetin

Chống oxy hoá, kháng viêm, ngăn sự phát triển một số dòng tế bào ung thư

và phosphodiesterase, ngăn sự phát triển nhiều dòng tế bào ung thư

[25] [26]

Chống oxy hoá, chống ung thư, kháng virus, kháng viêm, ngăn ngừa tiểu đường

[34] [35]

1.1.2.3 Các ketone α,β-không no có nguồn gốc thực vật khác

Ngoài các chalcone và flavone, rất nhiều các hợp chất ketone α,β-không no

trong tự nhiên khác cũng đã được phân lập và nghiên cứu hoạt tính sinh học, điển hình

nhất phải kể đến là curcumin được tìm thấy với hàm lượng lớn trong loài Curcuma longa, curcumin thể hiện hoạt tính ngăn ngừa sự hình thành và phát triển của tế bào ung thư rõ rệt thông qua việc ức chế sự hoạt hóa yếu tố NF-κB liên quan đến ung thư

mà không ảnh hưởng đến tế bào lành, tiếp theo là zerumbone, một sesquiterpene với

cấu trúc chứa nhóm ketone α,β-không no chìa khóa cho tất cả các hoạt tính sinh học sẽ được đề cập kỹ hơn trong mục sau và một số ketone α,β-không no điển hình khác được

đưa ra ở bảng 1.3

Bảng 1.3: Một số ketone α,β-không no điển hình khác trong thực vật

[38] [39] [40]

và kháng viêm

[43] [44] [45]

a Giới thiệu về zerumbone

Zerumbone hay (2E,6E,10E)-2,6,9,9-tetramethylcycloundeca-2,6,10-trien-1-one

là một sesquiterpen keton vòng α,β-không no, là thành phần chính trong tinh dầu thân

rễ cây gừng gió Zingiber zerumbet mọc hoang trên khắp cả nước Zerumbone được

Dev S phân lập lần đầu tiên từ cây gừng gió vào năm 1960 [46], xác định cấu trúc vào năm 1965 [47] và sau đó cấu trúc này được được khẳng định lại bằng phổ NMR [48]

và tia X [49] Cấu trúc của zerumbone như sau:

Trong thực vật, zerumbone được sinh tổng hợp từ farnesyl diphosphate (FPP) nhờ enzyme đóng vòng terpene (terpencyclase), cụ thể trong sinh tổng hợp zerumbone

vòng humulene được hình thành từ farnesyl diphosphate nhờ enzyme α-humulene

synthase (ZSS1), một enzyme P450 khác là CYP71BA1 xúc tác cho phản ứng hydroxyl hóa ở vị trí C-8 của vòng humulene để tạo thành zerumbol với đặc thù lập thể riêng biệt Cuối cùng enzyme dehydrogenase xúc tác cho quá trình oxi hóa nhóm

OH mới sinh để tạo thành zerumbone [50]

Sơ đồ 1.1: Sinh tổng hợp zerumbone

Trong phân tử zerumbone, nhóm ketone α,β-không no đóng vai trò rất quan

trọng về hoạt tính sinh học và đã được khẳng định là trung tâm hoạt tính của hợp chất này [38, 51, 52, 53], kết luận tương tự khi so sánh khả năng ức chế virus EBV trong tế bào Raji (virus này là nguyên nhân dẫn đến một số bệnh ung thư) của zerumbone và các hợp chất có cùng bộ khung là zerumbol và humulene cho thấy rằng khả năng ức chế của zerumbol yếu hơn rất nhiều so với zerumbone còn humulene hầu như không thể hiện hoạt tính [54]

Khoảng 20 năm trở lại đây, các hoạt tính sinh học của zerumbone bao gồm hoạt tính kháng viêm, chống oxi hóa và chống ung thư được các nhà khoa học đặc biệt quan

tâm nghiên cứu Tuy vậy, hoạt tính được các nhà nghiên cứu quan tâm hơn cả là hoạt tính chống ung thư, rất nhiều báo cáo được đăng tải chỉ ra rằng zerumbone có khả

năng kháng nhiều dòng tế bào ung thư Các kết quả nghiên cứu cả in vitro và in vivo

đều khẳng định zerumbone là chất chống ung thư mạnh, sesquiterpen này ức chế có hiệu quả sự phát triển nhiều dòng tế bào ung thư người như ung thư gan, ung thư cổ tử cung, ung thư vú, ung thư máu, ung thư tuyến tụy [55] Các nghiên cứu sâu về cơ chế chống ung thư của zerumbone cũng cho thấy zerumbone chống ung thư theo các cơ

chế khác nhau như kìm hãm hay loại trừ yếu tố NF-κB hoạt động là tác nhân dẫn đến

ung thư [56], cơ chế oxi hóa khử và thúc đẩy quá trình chết theo lập trình (apoptosis) các tế bào ung thư [57, 58] Năm 2005, Huang G C và cộng sự nghiên cứu tác dụng

ức chế khối u của zerumbone trên tế bào P-388D1 ở cả mức độ in vitro và in vivo ở

chuột đã khẳng định ở nồng độ 5 mg/kg thể trọng chuột thì zerumbone kéo dài sự sống của chuột một cách rõ rệt, nghiên cứu tiếp theo cũng chỉ ra rằng zerumbone có khả năng ức chế sự phát triển dòng tế bào ung thư máu trắng HL60 ở người [59]

Sử dụng mô hình đánh giá hoạt tính gây độc tế bào ung thư ruột kết dùng ACFs (aberrant crypt foci) như là chất đánh dấu trong thực nghiệm so sánh hoạt tính gây độc

tế bào in vitro trên các dòng tế bào ung thư HT-29, CaCo-2, MCF-7 Kirana và các

cộng sự [60] nhận thấy zerumbone thể hiện hoạt tính gây độc tế bào với các dòng tế bào ung thư này với giá trị IC50 khoảng 10 µM trong khi đó giá tri IC50 của curcumin vào khoảng 25 µM [60] Đối với dòng tế bào ung thư tử cung người Hela, Abdul A.B.H và cộng sự [52] nhận thấy zerumbone có khả năng gây độc dòng tế bào này với

IC50 = 2,5 μg/ml trong khi IC50 của cis-platin là 1,6 μg/ml Tuy nhiên, zerumbone gây độc chọn lọc tế bào ung thư, chống sự phát triển đột biến, còn cis-platin không có tính

chất chọn lọc, gây độc với cả tế bào ung thư (cancerous cells) lẫn tế bào thường

(non-cancerous cells) Các số liệu của họ cũng khẳng định cis-platin gây độc tế bào ung thư

gan Hep-G2 (IC50 = 7,08 μg/ml) yếu hơn so với độ độc của zerumbone đối với Hep-G2 (IC50 = 3,15 μg/ml) Điều này cho thấy zerumbone cũng rất có triển vọng trong việc nghiên cứu thuốc điều trị ung thư gan [61] Tiếp theo, PGS TS Văn Ngọc Hướng cũng báo cáo zerumbone có tác dụng ngăn ngừa sự tái phát ung thư [3]

Trong phân tử zerumbone, nhóm ketone α,β-không no đóng vai trò quan trọng

đến hoạt tính của chất này, nhóm này chính là một trung tâm tiếp nhận các tác nhân của phản ứng Michael chẳng hạn như nhóm -SH trong một số protein nhất định [62]

Năm 2009, Giang và các cộng sự [53] đã nghiên cứu hoạt tính ức chế yếu tố NF-κB

của zerumbone và chỉ ra rằng nhóm ketone α,β-không no chính là chìa khóa cho hoạt

tính của hợp chất này Kết luận này cũng được Murakami và Nakamura [38,51] đề cập đến trong các nghiên cứu hoạt tính kháng viêm và chống ung thư của zerumbone và các dẫn xuất Nghiên cứu độc tính cấp cho thấy zerumbone có LD50 = 1,84 g/kg và có thể coi là ít độc [63], kết quả này góp phần khẳng định tiềm năng ứng dụng to lớn của sesquiterpene này trong việc tạo ra các sản phẩm chức năng hoặc thuốc để phục vụ công tác chăm sóc sức khỏe cộng đồng

b Một số chuyển hóa chính của zerumbone

- Các chuyển hóa ở nhóm C=O

Nhóm C=O của zerumbone có thể tham gia phản ứng khử hóa với NaBH4 hoặc LiAlH4 để tạo thành zerumbol 23 và humulene 22 [64, 65, 66], phản ứng ngưng tụ với

dicyano methylene, với các amine hay hydrazide mạch thẳng hoặc thơm [4, 5] xúc tác bởi CH3COOH để tạo ra các hợp chất dicyano của zerumbone 24, các imine dạng 25

và các dẫn xuất hydrazone dạng mạch thẳng 26 và thơm 27 tương ứng

- Các chuyển hóa ở hệ liên hợp ketone α,β-không no

Phản ứng với các amine và potassium cyanide

Zerumbone có thể tham gia phản ứng cộng Michael với các amine để cho dạng

sản phẩm cộng 3,4 (28) cùng là một dạng đồng phân lập thể dia monoamine duy nhất

có cấu hình syn (trans) trong đó nhóm ketone α,β-không no chứa nhóm methyl ở vị trí

C-2 tham gia phản ứng cộng Michael [67]

Không giống với các phản ứng cộng amine, phản ứng cộng Michael của

zerumbone với KCN xảy ra ở cả 2 nhóm ketone α,β-không no để tạo thành 4 đồng

phân 29-33 lập thể dia trong đó 2 nhóm cyano nằm cùng phía với mặt phẳng vòng còn

2 nhóm methyl ở các vị trí C-2 và C-6 nằm ở phía ngược lại Trong một phản ứng khác, zerumbone được methoxy hóa ở vị trí C-3 dưới tác dụng của xúc tác BF3 để tạo

thành dẫn xuất 3-methoxyzerumbone 34, tuy nhiên khi cho sản phẩm này tham gia tiếp

phản ứng Michael với KCN thì cả phản ứng thế và cộng đều xảy ra, kết quả thu được 4

dẫn xuất dicyano 29-33 với các tỷ lệ như phản ứng của zerumbone với KCN [68]

Phản ứng làm biến đổi vòng zerumbone

Vòng cycloundeca của zerumbone có thể bị biến đổi thành vòng 12 cạnh kiểu allene qua rất nhiều giai đoạn bao gồm cộng hợp kèm theo vòng hóa ở nối đôi C-6, C-

7 để tạo dẫn xuất dichloro kiểu gem dichloro, tiếp theo là khử hóa nhóm C=O thành

OH, loại bỏ nhóm dichloro và mở vòng cyclopropane để tạo dẫn xuất allene, cuối cùng là oxi hóa allene bằng tác nhân Dess-Martin để chuyển nhóm C-OH thành C=O theo sơ đồ sau [69]:

Ngoài sự phá vỡ vòng để tái thiết lại vòng theo kiểu allene của zerumbone thì vòng zerumbone còn bị phá vỡ để tạo thành các vòng polycyclic mới

Kitayama và các cộng sự [67] đã xử lý sản phẩm phản ứng cộng Michael của

rằng ở 0 oC phản ứng cộng Michael với tác nhân nucleophile CN- và sự phá vỡ vòng epoxide dẫn đến sự sắp xếp lại cấu trúc của vòng cycloundeca để tạo ra vòng dicyclic,

tiếp theo sản phẩm này được xử lý với m-CPBA ở 0 oC trong 2 giờ sẽ thu được 2 vòng polycylic mới có chứa vòng epoxy Phát hiện lý thú khác cũng được Kitayama và các cộng sự tìm ra là 2 vòng tricyclic này có thể thu được trực tiếp không qua sản phẩm trung gian dicyclic khi xử lý sản phẩm cộng Michael của diethylamine và zerumbone oxide với KCN ở 30 oC:

Ngoài ra, dẫn xuất zerumbone oxide cũng bị tái sắp xếp dưới tác dụng của formic acid, Matthes và các cộng [70] sự phát hiện ra khi mở vòng epoxy của zerumbone oxide dẫn xuất este được tạo thành đồng thời nhóm ketone bị khử thành nhóm -OH, dẫn xuất este của zerumbol được sắp xếp lại ở nhiệt độ phòng để tạo ra các dẫn xuất dicylic mới có chứa các nhóm este và hệ liên hợp

c Giới thiệu về chalcone

Chalcone là tên gọi của một lớp các chất màu xuất hiện trong tự nhiên được cấu thành từ các benzylideneacetophenone Trong phân tử chalcone có cả nhóm ketone và

liên kết đôi ở dạng liên hợp nhau hay còn gọi là nhóm ketone α,β-không no Thuật ngữ

chalcone lần đầu tiên được đưa ra bởi Kostanecki [71], người đã đi tiên phong trong việc tổng hợp các hợp chất màu tự nhiên Về mặt hoá học, do có hệ liên hợp C=C và C=O với 2 vòng benzene nên ở điều kiện thường hầu hết các chalcone đều mang màu, chalcone cũng là những tiền chất của flavonoid với các cấu trúc đơn giản nhất như sau:

Trong thực vật, các chalcone được sinh tổng hợp từ 4-coumaroyl-CoA và malonyl-CoA nhờ enzyme, tiếp theo các chalcone được chuyển hóa thành nhiều dẫn xuất liên quan có cùng cấu trúc khung C6-C3-C6 như các flavanone, flavone, dihydroflavanone, flavonol và anthocyanidin đây là các khung bắt buộc phải có cho màu sắc của hoa, ngăn ngừa tia tử ngoại, bảo vệ cây cối chống lại bệnh tật, tương tác với các vi sinh vật và điều khiển quá trình sinh sản của cây [22] Quá trình sinh tổng hợp các chất này được mô tả như sau:

Hình 1.1: Quá trình sinh tổng hợp và chuyển hóa chalcone thành các

hợp chất khác nhau [22]

Ngoài việc xuất hiện trong tự nhiên như là chất chuyển hóa thứ cấp thì chalcone cũng có thể được tổng hợp bằng con đường hóa học thuần túy Cho đến thời điểm hiện

tại có rất nhiều phương pháp tổng hợp chalcone đã được công bố, dưới đây là một số phương pháp điển hình dùng trong tổng hợp chalcone

1.1.3 Phản ứng tổng hợp chalcone

1.1.3.1 Tổng hợp chalcone bằng phản ứng Claisen-Schmidt

Chalcone có thể được tổng hợp bởi nhiều phương pháp khác nhau, tuy nhiên phản ứng ngưng tụ Claisen-Schmidt được thực hiện với lượng đẳng mol giữa một acetophenone hoặc dẫn xuất của nó và một benzaldehyde hoặc dẫn xuất của nó trong

sự có mặt của kiềm hoặc axít vẫn được xem là phương pháp thông dụng và hiệu quả nhất để tổng hợp các chalcone Phản ứng Claisen-Schmidt xúc tác bởi kiềm (NaOH hoặc KOH), nồng độ từ 10 - 60%, dung môi có thể là ethanol hoặc methanol, nhiệt độ phản ứng dao động trong khoảng từ nhiệt độ phòng đến 50 oC và thời gian từ vài giờ

cho đến vài ngày dẫn tới sự hình thành ketone α,β-không no [72]:

Cơ chế phản ứng trong môi trường kiềm như sau:

Trong môi trường kiềm, các nhóm hydroxy trong các phân tử ketone và aldehyde có ảnh hưởng lớn đến khả năng phản ứng và hiệu suất của phản ứng ngưng

tụ Claisen-Schmidt, các nhóm hydroxy có tính axít yếu và là các nhóm đẩy electron (các nhóm thế có hằng số Hammet thấp), trong môi trường kiềm chúng tồn tại ở dạng

phenolate, đặc biệt ở vị trí para của các aldehyde và ketone và ở dạng này, các dạng

phenolate có thể bị chuyển hoá thành dạng quinone theo cân bằng sau:

Ở dạng quinone, điện tích dương trên nguyên tử C nhóm cacbonyl bị giải toả làm giảm khả năng phản ứng của hợp phần aldehyde và dẫn đến sự giảm hiệu suất phản ứng, để cải thiện hạn chế này phản ứng ngưng tụ Claisen-Schmidt có thể được

tiến hành trong môi trường axít và cơ chế chung của phản ứng trong môi trường này như sau:

Như vậy, khi tiến hành phản ứng trong môi trường axít, khả năng phản ứng được cải thiện rõ rệt do tránh được hiện tượng tạo các quinone, tuy vậy thực nghiệm cũng chỉ ra điểm không thuận lợi khi dùng xúc tác axít là hiện tượng keo hoá sản phẩm, gây khó khăn cho việc tinh chế và làm giảm hiệu suất của phản ứng ngưng tụ Claisen-Schmidt Một phương pháp khác thường được sử dụng để cải thiện hiệu suất của phản ứng ngưng tụ Claisen-Schmidt giữa các dẫn xuất hydroxyacetophenone và các dẫn xuất hydroxybenzaldehyde trong môi trường kiềm là khoá các nhóm hydroxy (-OH) bằng các nhóm bảo vệ, các nhóm bảo vệ này thường bền trong môi trường kiềm

và có thể được loại bỏ trong môi trường axít Về mặt lý thuyết, các nhóm hydroxy có thể được bảo vệ bằng cách chuyển hoá chúng thành các nhóm este, silylete, ankylete, ankoxyankylete hoặc tetrahydropyranylete Tuy nhiên, trong môi trường kiềm, nhóm chức este dễ bị thủy phân nên không thể bảo vệ chúng bằng các nhóm này còn các metylete, benzylete cũng có thể sử dụng để bảo vệ nhóm OH nhưng khi loại nhóm bảo

vệ phải dùng các xúc tác axít Lewis như AlCl3 hoặc BF3 Trong một số trường hợp, người ta có thể sử dụng các tác nhân metoxymetylclorua (MOMCl) hoặc metoxyetoxymetylclorua (MEMCl) để tạo thành các nhóm bảo vệ metoxymetylete (MOM) và metoxyetoxymetylete (MEM) với các nhóm hydroxy, sau đó các nhóm này

dễ dàng được loại bỏ bằng các dung dịch axít như HCl, HBr [73, 74] Trong tổng hợp các chalcone, nhóm -OH trong các hợp phần aldehyde hoặc ketone thường được bảo

vệ bằng cách tạo ra nhóm tetrahydropyranyl ete bằng phản ứng của các nhóm hydroxy

với 3,4-dihydro-2H-pyran, phản ứng được tiến hành ở nhiệt độ phòng và cho hiệu suất cao khi có mặt của xúc tác pyridinium p-toluensulfonate, các nhóm tetrahydro- pyranylete rất bền trong môi trường kiềm và dễ dàng bị bẻ gãy bằng axít p-

toluensunfonic hoặc axít clohydric trong methanol Theo Sogawa và các cộng sự [75] khi tổng hợp 3,4-dihydroxychalcone dùng phản ứng ngưng tụ Claisen-Schmidt giữa acetophenone và 3,4-dihydroxybenzaldehyde không sử dụng nhóm bảo vệ, hiệu suất

phản ứng rất thấp (<10%) Tuy nhiên, khi dùng 3,4-dihydro-2H-pyran để bảo vệ các

nhóm OH trong hợp phần aldehyde, hiệu suất của 3,4-dihydroxychalcone được cải thiện đáng kể, lên tới 45% Ngoài ra, khi sử dụng các nhóm bảo vệ khác thì sản phẩm

trung gian phải được làm sạch trong khi sử dụng 3,4-dihydro-2H-pyran điều này là

không cần thiết Như vậy khi tổng hợp các hydroxychalcone, để hiệu suất của phản ứng ngưng tụ Claisen-Schmidt tốt phải dùng các nhóm chức bảo vệ nhóm hydroxy (OH) và 3,4-dihydro-2H-pyran là tác nhân bảo vệ thuận lợi hơn cả

1.1.3.2 Tổng hợp chalcone bằng phản ứng Wittig

Phản ứng Wittig có ý nghĩa thực tế rất lớn, đặc biệt do phản ứng có độ chọn lọc

và hiệu suất cao nên phản ứng được sử dụng rộng rãi để biến đổi nhiều loại hợp chất

có cấu trúc phức tạp [1, 76]

Trong tổng hợp các chalcone, các phosphoran với công thức chung MenPh

3-nCOPh (n=0,1,2,3) cũng được báo cáo có phản ứng rất hiệu quả với benzaldehyde hoặc dẫn xuất của nó để tạo thành chalcone với hiệu suất cao (75-95%) Năm 1961 Trippett

[77] đã sử dụng thêm các tác nhân Wittig là benzoylmethylon

(p-dimethylamino-phenyl)dimethylphosphorane và phosphonate carbanion được sinh ra từ diethylphenacyl phosphorane và sodium hydride để tổng hợp thành công chalcone, tiếp theo, H J Bestman và các cộng sự [78] cũng đã sử dụng các tác nhân trên để tổng hợp một loạt các chalcone với hiệu suất tốt:

Ngoài ra phản ứng Wittig của các dẫn xuất kali của diethylphenylphosphonate với các aldehyde thơm trong toluene khan cũng có thể tạo ra chalcone mong muốn

1.1.3.3 Tổng hợp chalcone từ các bazơ Schiff

Các bazơ Schiff có thể phản ứng với acetophenone và các dẫn xuất của nó trong

sự có mặt của một lượng nhỏ xúc tác amin hydrochloric để tạo ra β-arylamino ketone,

khi đun nóng với axít clohydric đậm đặc các ketone mới tạo ra này sẽ bị bẻ gãy liên kết hydramin để sinh ra các amin thơm bậc một và chalcone [79], sự bẻ gãy liên kết hydramin thuận lợi hơn rất nhiều nếu như các nhóm thế hút điện tử có mặt trong vòng

β-arylamine ketone

1.1.3.4 Tổng hợp chalcone từ các hợp chất cơ kim

Hợp chất cơ kim trong đó hợp chất cơ magiê (thuốc thử Grignard) là tác nhân quan trọng nhất trong hoá học hữu cơ [1] Các tác nhân Grignard cũng có thể tạo ra được các chalcone nhưng hiệu suất không cao và các phản ứng xảy ra cũng khá phức tạp với các tác nhân kiềm mạnh như kali butylat Một loạt các chuyển hóa sau đã được chứng minh ứng dụng của tác nhân Grignard trong tổng hợp chalcone có cấu trúc cơ bản nhất với hiệu suất 20% [80]:

Ngoài tác nhân Grignard, các dẫn xuất của cadimi, phenyllithium cũng được sử dụng, tuy nhiên, cũng giống như các hợp chất Grignard, hiệu suất tạo thành chalcone thường thấp và điều kiện phản ứng cũng khá ngặt nghèo Trong một số trường hợp, axít Lewis cũng được sử dụng để cải thiện điện tích dương trên nguyên tử cacbon của nhóm carbonyl và thúc đẩy quá trình phản ứng tạo chalcone do đó hiệu suất được cải thiện đáng kể

1.1.3.5 Tổng hợp chalcone từ các dẫn xuất α,β-dibromochalcone

Phản ứng debrom hoá của các α,β-dibromchalcone với triankylphosphin có thể

tạo ra các chalcone với hiệu suất rất tốt (92–98%) [81], không chỉ các triankylphosphin các triphenylphosphin cũng dễ dàng tham gia phản ứng debrom hóa các vicinal dibromchalcone để tạo thành chalcone với hiệu suất cao:

Ngoài việc sử dụng các trialkyl và triphenylphosphin để loại bỏ brom thì phản ứng tách brom còn được tiến hành trong sự có mặt của muối crom (III) clorua hoặc kali hydroxyde trong acetone

1.1.3.6 Tổng hợp chalcone bằng phản ứng quang hóa Fries

Phản ứng chuyển vị quang hóa Fries được nghiên cứu kỹ nhất là phản ứng tổng hợp 2ꞌ-hydroxychalcone từ dẫn xuất este của nó, tùy thuộc vào điều kiện và môi trường sử dụng, hiệu suất của phản ứng có thể đạt từ 20-25% [82]

Tiếp sau đó, phản ứng chuyển vị quang hóa Fries còn được mở rộng sang các đối tượng chalcone khác như tổng hợp 2', 3'; 2', 4'; 2', 5' dihydroxychalcone từ các hydroxyphenylcinnamate tương ứng Năm 1974, Onodera và các cộng sự [83] đã tổng hợp được 2',3',5'-trihydroxychalcone bằng quang học phân ly 2,4-dihydroxycinnamate trong đó các nhóm 2,4-dihydroxy được bảo vệ bằng các nhóm MOM (methoxymethyl)

và sau đó các nhóm bảo vệ được loại bỏ bằng cách xử lý sản phẩm trong hỗn hợp methanol và axít HCl

1.1.3.7 Tổng hợp chalcone từ các β-chlorovinyl ketone

β-chloroketone α,β-không no thế cũng có thể ngưng tụ với các phenylankylete

với sự có mặt của thiếc (IV) clorua để cho các chalcone với hiệu suất khá tốt [84]:

1.1.4 Hoạt tính sinh học của các ketone α,β-không no

1.1.4.1 Hoạt tính gây độc tế bào

Một số hợp chất sesquiterpene lactone có nhóm ketone ,-không no như

helenalin và zerumbone 17 đã được chứng minh có hoạt tính kháng ung thư đáng chú

ý [38, 48, 85] Phần lớn trong số các chất này hoạt tính sinh học có được do sự đóng góp của vòng cyclopentenone Các vòng chứa nhóm ketone ,-không no như 2-cyclohexen-1-one và 2-cyclopenten-1-one cũng đóng góp tích cực vào hoạt tính độc tế bào [86, 87] Các nghiên cứu về mối liên hệ giữa hoạt tính – cấu trúc của ketone ,-không no và hoạt tính gây độc tế bào cho thấy cấu trúc cần thiết để gây độc tế bào của các hợp chất ketone ,-không no là nó phải có cấu trúc vòng [88] Nghiên cứu cũng cho thấy hoạt tính độc tế bào của ketone ,-không no được tạo ra do tương tác giữa

vị trí  của phần carbonyl ,-không no và nhóm –SH của phân tử mục tiêu (còn được gọi là “chất nhận Michael không bị cản trở cấu hình không gian”) [89]

Các nghiên cứu về khả năng gây độc tế bào của zerumbone 17 ở các qui mô

khác nhau cho thấy, hợp chất này thể hiện cả hoạt tính kháng ung thư in vitro và in

vivo ở các nồng độ khác nhau [90] Hơn nữa zerumbone có hoạt tính ức chế sinh

trưởng với một số dòng tế bào ung thư mà ít ảnh hưởng đến tế bào bình thường [55] Hoạt tính gây độc tế bào của zerumbone nhờ vào sự có mặt của hợp phần ketone 𝛼,-không no ở trong cấu trúc, nó đóng vai trò quan trọng trong tương tác với phần lớn các phân tử hoạt động sinh học Nhóm ketone 𝛼,𝛽-không no trong zerumbone loại bỏ hiệu quả glutathione (GSH) nội bào thông qua sự hình thành sản phẩm cộng Michael, nhờ

đó cải thiện thế oxi hóa-khử nội bào (E), kết quả là ức chế sự phát triển của tế bào ung thư Điểm đáng chú ý là trong cơ thể thế oxi hóa-khử nội bào trung bình của tế bào bình thường khác với tế bào ung thư, sự khác nhau này có thể là lý do mà zerumbone không ức chế tăng trưởng tế bào bình thường [91]

Một loạt các hợp chất ketone 𝛼,𝛽-không no khác là các chalcone cũng thể hiện rất nhiều hoạt tính sinh học đáng chú ý, trong đó có hoạt tính gây độc tế bào Hoạt tính gây độc tế bào của chalcone với các dòng tế bào ung thư có thể theo các cơ chế như: làm gián đoạn chu kỳ tế bào, ức chế sự hình thành mạch, cản trở tương tác p53-MDM2, tách cặp ti thể hay thúc đẩy các tế bào ung thư chết theo lập trình (apoptosis) Cấu trúc cần thiết để chalcone có hoạt tính gây độc tế bào phụ thuộc vào cơ chế hoạt

động, chẳng hạn với hoạt động chống phân bào thì sự có mặt của nhóm thế methoxy,

α-methyl của hợp phần enone và sự hiện diện của nhóm thế chứa oxy ở vị trí 2′ là cần

thiết Chalcone có cấu hình không gian bị cản trở thường dẫn đến giảm hoạt tính độc tế bào, khả năng hoạt động của chalcone với nhóm –SH của tế bào (thiol reactivity) cũng ảnh hưởng đáng kể đến hoạt tính gây độc tế bào của các hợp chất này [92, 98]

Trong một nghiên cứu về khả năng gây độc đến tế bào ung thư ruột kết 220.1, các tác giả [93] phát hiện thấy bản thân chalcone gốc (benzilydeneacetophenone) thể hiện hoạt tính yếu ở dòng tế bào ung thư ruột kết ác tính 220.1 với giá trị IC50>100 µM nhưng các dẫn xuất hydroxy của nó có hoạt tính tốt hơn với giá trị IC50 trong khoảng 2

– 23 µM (21a-21f) So sánh khả năng kháng dòng tế bào ung thư ruột kết của hợp chất

21e và chất đối chứng 5-fluorouracil (5-FU), một loại thuốc được sử dụng điều trị ung

thư ruột kết, có hoạt tính kìm hãm tế bào ở nồng độ 50 µM Kết quả cho thấy butein

21e thể hiện ức chế đáng kể sự kết hợp của [14C]-thymidine, uridine và leucine với tế

bào ruột kết 220.1 ở nồng độ 2 µM, do vậy chalcone 21e có thể ức chế tổng hợp DNA,

RNA và protein Ngược lại 5-FU chỉ ức chế đáng kể [14C]-uridine ở nồng độ 50 µM và

yếu hơn rất nhiều so với 21e Nghiên cứu tương tác của butein 21e với enzyme

glutathione S-tranferase (GST) khi có mặt của tác nhân tương tác với enzyme trên là

1-chloro-2,4-dinitrobenzene cũng cho thấy bulletin 21e ức chế enzyme trên mà không

cạnh tranh với chất này [94] Ngoài ra, một nghiên cứu trước đó về khả năng gây độc lên các tế bào HeLa và Raji, Ramanathan và các cộng sự [95] đã phát hiện ra rằng, ở nồng độ 10µM butein 21e thể hiện khả năng gây độc các dòng tế bào này mạnh hơn

hẳn so với (+)-Catechin, Luteolin, Quercetin, Rutin, Naringenin, Tannic acid, Gallic

acid, Vitamine D3, Vitamin K1, Retinol, Retinoic acid và α-tocopherol

Hoạt tính trong dãy chalcone không phải lúc cũng tỷ lệ với số lượng nhóm hydroxy, khi nghiên cứu hoạt tính ức chế sự phát triển các tế bào ung thư dạ dày HGC

27 ở người của các chalcone có chứa các nhóm thế -CH3, -OCH3, và -OH ở các vị trí 3

và 3ꞌ-, Satomi và các cộng sự [96] nhận thấy rằng hợp chất hydroxychalcone có khả năng làm giảm tới 64% lượng tế bào ung thư dạ dày HGC 27

3'-methyl-3-ở nồng độ 0,5 µg/mL và 100% 3'-methyl-3-ở nồng độ 1 µg/mL sau 4 ngày, 3'-methyl-3-ở ngày thứ 3 giá trị

ID50 được xác định là 0,6 µg/mL Hoạt tính ức chế dòng tế bào này của hydroxychalcone mạnh gần gấp đôi so với hợp chất 3,3ꞌ-dihydroxychalcone

3'-methyl-3-Hoạt tính gây độc tế bào cũng được cải thiện đáng kể trong trường hợp nhóm thế đa chức lớn được gắn vào vòng thơm của chalcone, chẳng hạn như

kurzichalcolactone 22, một chalcone phân lập từ loài Cryptocarya kurzii có khả năng

gây độc tế bào KB với giá trị IC50 là 15 µg/ml [97]

Đánh giá hoạt tính gây độc tế bào của chalcone 23 và các dẫn xuất bazơ Mannich có cấu trúc chung 24 với các nhóm R1 và R2 khác nhau được tiến hành đối

với các dòng tế bào ung thư P338, tế bào bạch cầu L1210 và một số tế bào ung thư ở

người khác kết quả cho thấy hợp chất bazơ Mannich 26 thể hiện khả năng gây độc tế

bào bạch cầu L1210 và CEM cell khá ấn tượng (IC50 = 2,49 và 2,48 µM) và gần tương đương với thuốc mephalan (IC50 = 2,13 và 2,47 µM) và mạnh hơn nhiều so với

chalcone mẹ 23 (IC50 = 23,5 µM và 14,7 µM), các tác giả cho rằng ở đây có thể do sự

tách nhóm amino để tạo thành dạng cyclohexandienone 25 tương ứng, và từ đó hình

thành thêm các vị trí dễ tấn công nucleophin bởi các nhóm thiol của tế bào [98]

1.1.4.2 Hoạt tính chống sốt rét

Cấu trúc vòng "A" của chalcone quyết định hoạt tính chống sốt rét in vitro lên

ký sinh trùng sốt rét Plasmodium falciparum ở con người, đây là ký sinh trùng sốt rét

kháng hầu hết các thuốc chống sốt rét hiện nay Các thông số khác làm tăng hoạt tính gồm kích thước cũng như tính kị nước (ưa dầu) của các nhóm thế [99, 100]

Các dẫn xuất thế phenylurenyl vòng A của chalcone tương tự 27 ức chế mạnh

sự tăng trưởng của Plasmodium falciparum với các IC50 trong khoảng từ 1,76-10 μM tùy thuộc vào bản chất và vị trí của các nhóm thế của hợp phần uranyl (vòng C) Vị trí

para- trong vòng urenyl của 4ꞌ-phenylurenylchalcone đóng góp vai trò quan trọng

trong hoạt tính chống sốt rét, các hợp chất không chứa nhóm thế ở vị trí này có hoạt tính mạnh hơn các hợp chất có nhóm thế clo và tốt hơn hẳn hoạt các hợp chất chứa

nhóm thế methoxy ở cùng vị trí Trong các chalcone này thì chalcone 28 thể hiện hoạt

tính mạnh nhất với giá trị IC50 = 1,76 µM [101]

Crotaorixin 29 được phân lập từ Crotalaria orixensis có tác dụng ức chế 100%

sự trưởng thành của ký sinh trùng Plasmodium falciparum ở nồng độ 50 μg/ml và chỉ

cần nồng độ 10 μg/ml để ức chế tương tự từ giai đoạn sinh trưởng đến giai đoạn nứt

rời Đặc biệt, các tác giả cũng thấy rằng medicagenin 30 là một diprenylchalcone được

chiết xuất từ rễ cây Crotalaria medicagenia cũng có khả năng ức chế 100% ký sinh

trùng này chỉ với nồng độ 2,0 μg/ml [11]

1.1.4.3 Hoạt tính kháng khuẩn

Các Retrochalcone phân lập từ Glycyrrhiza inflata như: licochalcone A (31) và

licochalcone C (32) có hoạt tính kháng khuẩn mạnh, đặc biệt chalcone 31 có thể ức

chế sự phát triển của các chủng vi khuẩn Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis và Micrococcus luteus với các giá trị MIC là 2,0 µ/mL, còn chalcone 32 ức chế vi khuẩn Staphylococcus aureus với MIC = 10,0 µ/mL [102] Nghiên cứu sự liên quan giữa cấu

trúc và hoạt tính cho thấy nhóm hydroxy tự do tại vị trí 4ꞌ- là cần thiết cho hoạt tính kháng khuẩn của licochalcone A trong khi đó nhóm OH ở vị trí 4 lại ít ảnh hưởng đến

hoạt tính này của 31, đồng thời các tác giả còn thấy nhóm ưa dầu (lipophilic) prenyl có

ảnh hưởng đến hoạt tính, bằng chứng là khi nhóm này được thay thế bởi nhóm propyl hay loại bỏ hẳn thì hoạt tính giảm rõ rệt hay mất hoạt tính vốn có [103]

Isoliquiritigenin 33, một chalcone có trong loài cam thảo Glycyrrhiza uralensis

cũng thể hiện hoạt tính kháng khuẩn Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermidis và Staphylococcus heamolyticus, với giá trị MIC = 125 μg/ml [104]

Ngoài ra, pinocembrin chalcone hay 2ꞌ,4ꞌ,6ꞌ-trihydroxychalcone 34 cũng được phát

hiện có khả năng ức chế 100% sự phát triển của song cầu khuẩn Neisseria

gonorrhoeae gây ra bệnh lậu ở nồng độ 128 µg/mL [105] Dẫn xuất của 34 là chalcone

35 được phân lập từ loài Dalea versicolor được phát hiện là có hoạt tính khi thử

nghiệm riêng rẽ cũng như khi kết hợp với các kháng sinh thông thường khác

(tetracycline và erythromycin) đối với vi khuẩn Staphylococcus aureus và Bacillus cereus với MIC < 1 µg/mL [106]

1.1.4.4 Hoạt tính kháng nấm

Nghiên cứu hoạt tính kháng nấm của chalcone (36a-36d) cho thấy sự có mặt

của các nhóm cho electron trên vòng B, làm cho tính kháng nấm yếu, ngược lại, nhóm

hút electron ở vị trí para làm tăng hoạt tính Các nghiên cứu cũng cho thấy sự có mặt của nhóm ketone α,β-không no tăng cường hoạt tính kháng nấm, nhưng chỉ mình

nhóm đó là không đủ, chalcone 36c có hoạt tính mạnh nhất mặc dù nó không sở hữu

bất kỳ nhóm hút electron nào ở vị trí para của vòng "B", và cũng không có nhóm thế nào ở vị trí ortho Hợp chất này cho thấy hoạt tính kháng nấm tác dụng lên nấm da Microsporum canis (MIC = 25 μg/ml), Microsporum gypseum (MIC = 1,5 μg/ml), Trichophyton mentagrophytes (MIC = 3 μg/ml), Trichophyton rubrum (MIC = 3 μg/ml) và Epidermophyton floccosum (MIC = 0,5 μg/ml) [107]

Chalcone prenylated 37a (isobavachalcone) và 37b phân lập từ lá của loài

Maclura tinctoria được phát hiện có tác dụng tích cực lên hai loại nấm bệnh Candida albicans (IC50 là 3 và 15 µg/ml) và nấm men Cryptococcus neoformans (IC50 = 7 µg/ml) [108] Cũng nghiên cứu về các hợp chất thuộc dãy này, Svetaz và cộng sự

[109] công bố các hợp chất 37c và 37d được chiết xuất từ cây Zuccagnia punctata thể

hiện hoạt tính kháng nấm Phomopsis longicolla Hobbs CE117 tốt với các giá trị MIC

của chúng được xác định lần lượt là 6,25 μg/ml và 3,12 μg/ml

1.1.4.5 Hoạt tính kháng viêm

Các dẫn xuất chalcone 38a-38c chiết xuất từ quả của cây Mallotus philippinensis [110] và các chalcone xanthohumol 39-41 từ hoa Hu-blông (H lupulus)

[111] thể hiện cả sự ức chế sản sinh NO và sự biểu hiện của enzyme iNOS gây ra bởi

sự tổ hợp của lipopolysaccharide (LPS) và INF-γ ở dòng tế bào đại thực bào RAW 264.7 của loài gặm nhấm

Trong nỗ lực tìm kiếm các tác nhân mới chống và ngăn ngừa bệnh ung thư, Wei

và các cộng sự [112] đã tổng hợp một dãy các 2ꞌ,5ꞌ-dimethoxychalcone có cấu trúc

chung 42 và sàng lọc in vitro về hoạt tính gây độc đối với một số dòng tế bào A549,

Hep 3B, HT 29 và MCF-7 cho thấy hoạt tính đối với dòng MCF-7 liên quan đến khả

năng dẫn tới sự ngăn chặn yếu tố G2/M và làm tế bào ung thư chết theo lập trình

Ngoài ra, nhóm tác giả đã thông báo các hợp chất 42a, 42b và 42c còn ức chế mạnh sự

sản sinh ra NO và TNF-α trong lipopolysaccharide (LPS) được hoạt hóa bởi đại thực

bào RAW 264.7, đặc biệt hợp chất 42a hoạt động với các IC50 lần lượt là 5,7 và 4,6

µM và ngang với chất đối chứng dương benzylacetamidine, các kết quả này chứng tỏ

các hợp chất 42(a-c) là các tác nhân kháng viêm và ngăn ngừa ung thư tiềm năng

µg/mL Ngoài ra, hợp chất 43 cũng ức chế sự sao chép của HIV-1 trong tế bào đơn

nhân máu ngoại vi (PBMC) với ED50 là 20,74 µg/mL Năm 2003, Wu và các cộng sự

[114] đã phát hiện ra 2 chalcone dạng 44 và chalcone 45 ở dạng enol phân lập từ các

loài thuộc chi Genus Desmos thể hiện hoạt tính ức chế sự sao chép của virut HIV-1

trong các tế bào bạch cầu H9, trong đó hợp chất 45 có giá trị IC50 = 2,29 µg/mL và dẫn

xuất 44 với nhóm –OH thay thế nhóm OCH3 có ED50 là 0,022 µg/mL

Butein 21e, một chalcone đã được đề cập ở mục 1.1.4.1 cũng được thử nghiệm

khả năng ức chế HIV-1 cùng với các flavone, flavanone, flavonol và catechol kết quả cho thấy rằng butein thể hiện hoạt tính này ở mức độ trung bình, ở nồng độ 50 μg/mL

butein 21 có thể ức chế 57,9% enzyme HIV-1 protease (xác định theo phương pháp

phát huỳnh quang fluorescence) và 46,9% theo phương pháp HPLC [115] Trong một

báo cáo khác, Licochalcone A 31 cũng được báo cáo có tác dụng ngăn chặn tác nhân hoạt hóa TPA dẫn đến sự tiến triển của virus HIV [116] Ngoài ra, Cardamonin 45 cho

thấy hoạt tính kháng HIV-1 đáng kể (ức chế 75,1%) với giá trị IC50 = 31 μg/ml [117]

1.2 Giới thiệu về hoạt tính IDO và hoạt tính ức chế sự hình thành và phát triển khối u ba chiều trên thạch mềm

1.2.1 Hoạt tính ức chế IDO (indoleamine-2,3-dioxygenase)

Indoleamine 2,3-dioxygenase-1 (IDO1; IDO) là một enzyme nội bào chứa phức sắt, xúc tác cho phản ứng chuyển hoá axít amin thiết yếu L-tryptophan thành N-formylkynurenine, tiếp theo một loạt các chuyển hóa kế tiếp xảy ra và N-formylkynurenine được chuyển hóa thành nicotinamide adenine dinucleotide (NAD+) [118] Kết quả của các chuyển hóa trên làm giảm hàm lượng tryptophan, bởi vậy quá trình sản xuất chất dẫn truyền thần kinh setorenin quan trọng của cơ thể bị ngưng trệ gây ra ảnh hưởng xấu đến các quá trình như: tâm lý, giấc ngủ và trí nhớ bị rối loạn, chuyển hóa xương, tính hiệu quả của hệ thống tim mạch, tái tạo gan hay quá trình phân bào Ngoài ra, sự suy giảm tryptophan còn ảnh hưởng nghiêm trọng đến sự giải phóng

tế bào bạch huyết lympho-T tại khối u và do đó ngăn chặn sự hoạt động của hệ thống miễn dịch của cơ thể [119] Bằng các nghiên cứu ở các mô hình khác nhau bao gồm cả nghiên cứu trên động vật thực nghiệm như mô hình chống thải ghép, kháng viêm và ung thư, các tác giả đã chứng minh rằng IDO có vai trò quan trọng trong việc điều biến miễn dịch [118] Lần đầu tiên sự liên quan của IDO đến khả năng kháng lại hệ thống miễn dịch được phát hiện khi điều trị chuột nhiễm bệnh bằng chất ức chế IDO là 1-methyltryptophan (1-MT), kết quả cho thấy nhờ hợp chất 1-MT ức chế IDO mà trạng thái bảo vệ của các tế bào dị sinh bị phá vỡ, kết quả là các tế bào này bị hệ thống miễn dịch của cơ thể dễ dàng nhận biết được [120], như vậy ức chế hoạt động của IDO cũng làm tăng tính hiệu quả của hệ miễn dịch và nhờ đó khả năng loại bỏ các khối u trên chuột mang bệnh cũng được cải thiện rõ rệt [121, 122, 123] Ngoài ra, các nghiên cứu

ở cả qui mô in vitro và in vivo cũng đã chứng tỏ rằng chất ức chế IDO còn có tác dụng

cải thiện một cách hiệu quả của điều trị vắc-xin, hóa trị hoặc xạ trị [122, 123, 124, 125, 126]

Tiếp tục nghiên cứu về enzyme này, các tác giả thấy nhận thấy các enzyme IDO

ở trạng thái không hoạt động trong phần lớn các mô [127] Tuy nhiên, enzyme này lại hoạt động mạnh trong nhau thai và điều này là cần thiết để hệ thống miễn dịch của người mẹ dung nạp bào thai nhờ đó các bào thai sinh ra và phát triển bình thường trong cơ thể người mẹ [120, 128] Các nghiên cứu trên các bệnh nhân ung thư cũng cho thấy rằng enzyme IDO thường xuyên xuất hiện, hoạt động mạnh và mức độ hoạt