Nghiên cứu tổng hợp các dẫn xuất mới artemisinin và hoạt tính kháng u

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - PHAN HẢI PHONG NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP CÁC DẪN XUẤT MỚI ARTEMISININ VÀ HOẠT TÍNH KHÁNG U Chuyên ngành: Kỹ thuật hóa học LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT (Kỹ thuật hóa học) Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS TRẦN KHẮC VŨ Hà Nội, 2016 LỜI CAM ĐOAN Tác giả cam đoan rằng: Luận văn thạc sĩ “Nghiên cứu tổng hợp dẫn xuất artemisinin hoạt tính kháng u” hoàn thành hướng dẫn PGS.TS Trần Khắc Vũ - Bộ môn công nghệ Hóa dược Hóa chất bảo vệ thực vật -Viện kỹ thuật hóa học - trường Đại học Bách khoa Hà Nội Các kết luận án hoàn toàn trung thực chưa công bố công trình nghiên cứu khác Hà Nội, ngày tháng năm 2016 Tác giả luận văn Phan Hải Phong LỜI CẢM ƠN Đề tài thực với tài trợ kinh phí từ đề tài nghiên cứu quỹ phát triển khoa học công nghệ quốc gia NAFOSTED, mã số 104.01-2013.01 Trong suốt trình thực luận văn tốt nghiệp này, nhận giúp đỡ, động viên thầy cô, bạn bè gia đình - Tôi xin gửi lời biết ơn chân thành tới PGS.TS Trần Khắc Vũ, người hướng dẫn tận tình chu đáo trình thực luận văn - Cảm ơn thầy cô cán phòng thí nghiệm Hóa dược, phòng thử nghiệm sinh học, Viện công nghệ sinh học giúp đỡ trình làm luận văn - Cảm ơn Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Viện Kỹ thuật Hóa học Bộ môn Hóa dược & Bảo vệ thực vật tạo điều kiện để hoàn thành công việc - Tôi xin cảm ơn gia đình, bạn bè, đồng nghiệp trao đổi giúp đỡ giải vướng mắc trình thực MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT ………………………… ……… DANH MỤC CÁC BẢNG, CÁC HÌNH VẼ VÀ SƠ ĐỒ …………………… MỞ ĐẦU ………………………………… ………………………………… CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN………………………………………… … … 11 1.1 ARTEMISININ (ART) ………………………………………… … 11 1.1.1 Giới thiệu chung artemisinin hao hoa vàng…… … 11 1.1.2 Cấu tạo, tính chất hóa, lý artemisinin ………………… …….… 12 1.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT ART …………………………… 13 1.2.1 Chiết xuất phương pháp thông thường……………….……… 13 1.2.2 Phương pháp chiết xuất artemisinin vi sóng ………………… 14 1.2.3 Phương pháp sử dụng CO2 siêu tới hạn …………………………… 15 1.2.4 Phương pháp sử dụng sóng siêu âm ………………………………… 15 1.2.5 Sản xuất artemisin từ vi sinh vật …………………………………… 15 1.2.6 Sinh tổng hợp artemisinin …………… …………………………… 16 1.2.7 Phương pháp tổng hợp toàn phần bán tổng hợp artemisinin …… 16 1.3 HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA ART VÀ DẪN XUẤT ………….…… 17 1.3.1 Hoạt tính kháng ký sinh trùng sốt rét ……………………………… 17 1.3.2 Hoạt tính kháng virus ………………………………………… … 18 1.3.2.1 Tác dụng chống lại cytomegalovirus người (HCMV)… …… 18 1.3.2.2.Hoạt tính phổ rộng chống lại virus Herpes ………… … 19 1.3.2.3 Hoạt tính kháng virus viêm gan B (HBV)……………… …… 20 1.3.2.4 Hoạt tính chống lại virus viêm gan C (HCV)……….…….…… 20 1.3.2.5 Hoạt tính kháng HIV-1……………………………….………… 21 1.3.3 Hoạt tính kháng u …………………………………… …………… 21 1.4 MỘT SỐ DẪN XUẤT CỦA ARTEMISININ …………… …… …… 22 1.4.1 Một số dẫn xuất điển hình ứng dụng ……………………… … 22 1.4.1.1 Dẫn xuất dihydroartemisinin (DHA) ………………… ……… 22 1.4.1.2 Dẫn xuất artemether (ARM) ………….……………………… 22 1.4.1.3 Dẫn xuất artesunate (ARS) ……….…………………… …… 23 1.4.2 Một số dẫn xuất có hoạt tính ART …………… …… …… 23 1.4.2.1 Dẫn xuất ete, este ……………………………………… …… 23 1.4.2.2 Dẫn xuất 10-triazoleartemisinin…….……….……… ……… 24 1.4.2.3 Một số dẫn xuất ete ART chứa amine……… … ………… 26 1.4.2.4 Các dẫn xuất 10-deoxoartemisinin……………………… …… 27 1.4.2.5 Dẫn xuất amide ………………………………… …………… 30 1.4.2.6 Dẫn xuất ART chứa nhóm bazơ Mannich …………….…… 32 1.4.2.7 Dẫn xuất ART ghép với AZT………………… ………… 33 CHƯƠNG 2: THIẾT BỊ, DỤNG CỤ, PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM … 34 2.1 Thiết bị, dụng cụ hóa chất dùng tổng hợp ……………….…… 34 2.1.1 Thiết bị ……………………………………………………….…… 34 2.1.2 Hóa chất ………….………………… ………………… ……… 34 2.2 Các phương pháp sử dụng tổng hợp tinh chế sản phẩm …….… 34 2.2.1 Xác định nhiệt độ nóng chảy ………………… ………………… 34 2.2.2 Sắc ký cột …………………………… ………………….………… 35 2.2.3 Sắc ký mỏng ………….………………………………….…… 35 2.3 Các phương pháp thực nghiệm nghiên cứu cấu trúc sản phẩm … 35 2.3.1 Phổ hồng ngoại (FT-IR) ………….………………….……….…… 35 2.3.2 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) ……………………………… 35 2.3.3 Phổ khối (MS) ……….……………………………………… … 35 CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM …………………… ……………………… 36 3.1 Tổng hợp 10β-azidoartemisinin ………… …………………… …… 36 3.2 Tổng hợp 10β-aminoartemisinin ……………… ……………… …… 37 3.3 Tổng hợp hợp chất trung gian 10β-aminoartemisinin chứa nhóm cacboxylic ………………………………… ……………………….………… 37 3.4 Tổng hợp hợp chất trung gian10β-aminoartemisinin chứa mạch suberic acid adipic acid ………………………………………… … …… 41 3.5 Tổng hợp hợp chất dime hóa artemisinin …………….… …… 43 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN…………….…………………… 50 4.1 Về tổng hợp 10β-azidoartemisinin………………………… ………… 50 4.2 Về tổng hợp 10β-aminoartemisinin ………… ………… ………… 51 4.3 Về hợp chất trung gian 10β-aminoartemisinin chứa nhóm cacboxylic ……………………………………………………………… …… 52 4.4 Về tổng hợp dime artemisisinin …………………………………… 55 4.5 Về hoạt tính kháng u hợp chất …………………………… … 56 KẾT LUẬN ………………………………………………………… ……… 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO …………………………… ……………….…… 60 PHỤ LỤC ………………………….………………………………………… 65 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT HCV Hepatitis C virus HBV Hepatitis B virus HCMV Human cytomegalovirus Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (Proton Magnetic Resonance spectroscopy) H-NMR 13 C-NMR Phổ cộng hưởng từ hạt nhân cacbon 13 (Cacbon 13 Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy) δ (ppm) Độ dịch chuyển hóa học (tính theo phần triệu) MS Phổ khối lượng HRMS Phổ khối phân giải cao TLC Sắc ký mỏng (Thin Layer Chromatography) UV Ultraviolet s Singlet d doublet t Triplet q Quartet dd Doublet doublet m Multiplet rt Nhiệt độ phòng (room temprature) PPh3 Triphenyl photphine THF Tetrahydrofuran CDI Carbonyl dimidazol EDC 1-Ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl) DMAP Dimethyl aminoprydin IC50 Nồng độ ức chế 50% phát triển DANH MỤC CÁC BẢNG, CÁC HÌNH VẼ VÀ SƠ ĐỒ Bảng Bảng kết nghiên cứu khả ức chế HCMV artesunate… 18 Bảng Các dẫn xuất ete este artemisinin…………………………… 24 Bảng Hoạt tính gây độc tế bào số dẫn xuất amide…………………… 31 Bảng Các hợp chất trung gian (42a-g)…………………………………… 54 Bảng Các dimer (43a-g)…………………………………………………… 56 Bảng Hoạt tính gây độc tế bào dimer (43a-g)…………………… 57 Hình Cây hao hoa vàng………………………………… ………… 11 Hình Sơ đồ mô tả trình chiết xuất artemisinin……………………… 14 Sơ đồ Tổng hợp DHA từ ART…………………………………………… 22 Sơ đồ Tổng hợp ARM từ DHA…………………………………………… 22 Sơ đồ Tổng hợp ARS từ DHA…………………………………………… 23 Sơ đồ Tổng hợp dẫn xuất triazole ART…………………………… 25 Sơ đồ Tổng hợp số dẫn xuất ete ART chứa nhóm amine………… 26 Sơ đồ Tổng hợp dẫn xuất 10-deoxoartemisinin……………………… Sơ đồ Tổng hợp dẫn xuất amide ART…………………………… 30 Sơ đồ Tổng hợp dẫn xuất ART chứa nhóm bazơ Manich………… 32 Sơ đồ Tổng hợp dẫn xuất ghép DHA AZT……………………… 33 Sơ đồ 10 Điều chế 10β-azidoartemisinin……………………………………… 50 Sơ đồ 11 Tổng hợp hợp chất trung gian chứa nhóm acid cacboxylic 42a-e 52 Sơ đồ 12 Tổng hợp hợp chất trung gian chứa nhóm acid cacboxylic 42f,g 53 Sơ đồ 13 Tổng hợp dimer artemisinin 43a-g……………………………… 55 29 MỞ ĐẦU Ung thư bệnh có từ lâu có tỉ lệ tử vong cao sau bệnh tim mạch Nó nhóm bệnh liên quan đến việc phân chia tế bào không theo tổ chức không kiểm soát được, có khả tồn phát triển tổ chức lạ Các tế bào có khả xâm lấn mô khác cách phát triển trực tiếp vào mô lân cận di chuyển theo mạch máu đến phát triển mô xa (di căn), gây nguy hiểm cho tính mạng người Ước tính năm, giới có khoảng 11 triệu trường hợp mắc ung thư có đến triệu người chết bệnh Ở Việt Nam, tỷ lệ mắc ung thư nói chung cao, vào khoảng 250-300/100 ngàn người [1, 2] Artemisinin sản phẩm tự nhiên Thanh Hao hoa vàng Nó hợp chất mà chuyển hóa thành dẫn xuất khác nhau, điển artesunate (AS) artemether (AM), thường gọi artemisinin dẫn chất (ARTs) ARTs việc biết đến rộng rãi hoạt động điều trị bệnh sốt rét, chúng biết đến hoạt động chống ung thư tiềm invitro in vivo vài năm qua ARTs có tác dụng ức chế tăng trưởng tế bào ung thư gây độc tế bào chọn lọc Trong vài nghiên cứu, ARTs chứng minh có tác dụng gây độc số dòng tế bào ung thư độc tế bào bình thường [3] Gần artemisinin thu hút quan tâm nghiên cứu ngày tăng Một số dẫn xuất artemisinin cho thấy tác dụng kháng số dòng tế bào ung thư tiềm năng, đặc biệt số dẫn xuất dimer trimer artemisinin thể hoạt tính tiềm in vitro [4] Nghiên cứu mối quan hệ hoạt tính - cấu trúc dẫn xuất tổng hợp cho thấy vai trò quan trọng cầu peroxide đến hoạt tính ức chế phát triển số dòng tế bào ung thư Tiếp tục tìm kiếm hợp chất có tác dụng kháng ung thư, định hướng tổng hợp hợp chất dimer artemisinin với liên kết amide bền vững vị trí C10 Vì vậy, đặt vấn đề “Nghiên cứu tổng hợp dẫn xuất artemisinin hoạt tính kháng u” Đề tài thực với hai mục tiêu : - Nghiên cứu tổng hợp dẫn xuất dimer sở khung artemisinin - Thử nghiệm hoạt tính độc tế bào dẫn xuất bán tổng hợp 10 PHỤ LỤC 2: Phổ 1H-NMR 13C-NMR hợp chất 42b (10β-aminoartemisinin entanoic acid) 67 PHỤ LỤC 3: Phổ 1H-NMR 13C-NMR hợp chất 42c (10β-aminoartemisinin (3,3-dimethyl)pentanoic acid) 68 PHỤ LỤC 4: Phổ 1H-NMR 13C-NMR hợp chất 42d (10β-aminoartemisinin butenoic acid) 69 PHỤ LỤC 5: Phổ 1H-NMR 13C-NMR hợp chất 42f (10β-aminoartemisinin hexanoic acid) 70 PHỤ LỤC 6: Phổ 1H-NMR 13C-NMR hợp chất 42g (10β-aminoartemisininsuberic acid) 71 PHỤ LỤC 7: Phổ 1H-NMR 13C-NMR hợp chất 42e (10β-aminoartemisininphtalic acid) 72 PHỤ LỤC 8: Phổ 1H-NMR 13C-NMR hợp chất 43a 73 PHỤ LỤC 9: Phổ 1H-NMR và13C-NMR hợp chất 43b 74 PHỤ LỤC 10: Phổ 1H-NMR và13C-NMR hợp chất 43c 75 PHỤ LỤC 11: Phổ 1H-NMR và13C-NMR hợp chất 43d 76 PHỤ LỤC 12: Phổ 1H-NMRvà13C-NMR hợp chất 43f 77 PHỤ LỤC 13: Phổ 1H-NMR,13C-NMR HRMS hợp chất 43g 78 79 PHỤ LỤC 14: Phổ 1H-NMR,13C-NMR HRMS hợp chất 43e 80 81 ... 25 Sơ đồ Tổng hợp số dẫn xuất ete ART chứa nhóm amine………… 26 Sơ đồ Tổng hợp dẫn xuất 10-deoxoartemisinin……………………… Sơ đồ Tổng hợp dẫn xuất amide ART…………………………… 30 Sơ đồ Tổng hợp dẫn xuất ART... - Nghiên c u tổng hợp dẫn xuất dimer sở khung artemisinin - Thử nghiệm hoạt tính độc tế bào dẫn xuất bán tổng hợp 10 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 ARTEMISININ (ART) 1.1.1 Giới thi u chung artemisinin. .. hợp hợp chất dimer artemisinin với liên kết amide bền vững vị trí C10 Vì vậy, đặt vấn đề Nghiên c u tổng hợp dẫn xuất artemisinin hoạt tính kháng u Đề tài thực với hai mục ti u : - Nghiên cứu