Tổng hợp các dẫn xuất của murrayafoline a phân lập từ cây cơm rượu trái hẹp (glycosmis stenocarpa) ở việt nam và đánh giá hoạt tính sinh học của chúng (tt)

Tính đến thời điểm hiện tại các công bố về hoạt tính và các cơ chế tác dụng vẫn đang tiếp tục được các tác giả trong và ngoài nước đăng tải, ngoài các nghiên cứu các hoạt tính sinh học c

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC

VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

…… ….***…………

LÊ ĐỨC ANH

TỔNG HỢP CÁC DẪN XUẤT CỦA MURRAYAFOLINE A PHÂN LẬP TỪ

CÂY CƠM RƯỢU TRÁI HẸP (GLYCOSMIS STENOCARPA) Ở VIỆT NAM

VÀ ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA CHÚNG

Chuyên ngành: Hoá học các Hợp chất Thiên nhiên

Mã số: 62.44.01.17

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ HOÁ HỌC

Hà Nội - 2017

Công trình được hoàn thành tại: Học viện Khoa học và Công nghệ

- Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam

Người hướng dẫn khoa học 1: TS Lưu Văn Chính

Người hướng dẫn khoa học 2: PGS TS Lê Mai Hương

Việt Nam vào hồi … giờ , ngày … tháng … năm 201…

Có thể tìm hiểu luận án tại:

- Thư viện Học viện Khoa học và Công nghệ

- Thư viện Quốc gia Việt Nam

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Hàng năm, căn bệnh ung thư đã cướp đi mạng sống của hàng triệu người trên thế giới và có hàng trăm nghìn người được phát hiện bị mắc mới các ung thư khác nhau Việc nghiên cứu tìm ra thuốc hữu hiệu trong điều trị căn bệnh nan y này được nhiều nhà khoa học quan tâm Mặt khác, cùng với sự phát triển không ngừng của hóa học hữu cơ nói chung và hóa hợp chất thiên nhiên nói riêng thì việc nghiên cứu ứng dụng các hợp chất thiên nhiên vào cuộc sống ngày càng được chú trọng, đặc biệt trong lĩnh vực chăm sóc sức khỏe cộng đồng Các hợp chất thiên nhiên được tạo ra nhờ quá trình sinh tổng hợp một cách rất tinh vi trong thực động vật, bởi vậy các hợp chất này thường có những hoạt tính rất đặc biệt, chọn lọc, dễ dung nạp với cơ thể và ít tác dụng phụ Có thể nói rằng các hợp chất thiên nhiên là những chất dẫn đường rất hiệu quả, làm chúng ta rút ngắn được con đường đến với những thuốc sử dụng cho liệu pháp điều trị đích và tổng hợp toàn phần chúng

Gần đây, các nhà khoa học tập trung nghiên cứu hoạt chất murrayafoline A, một carbazole alkaloid được phân lập với khối lượng

lớn từ loài cơm rượu trái hẹp Glycosmis sternocapa, hoạt chất này thể

hiện nhiều hoạt tính sinh học quí như gây độc với nhiều dòng tế bào, có tác dụng tích cực lên tim mạch, tác dụng kháng viêm, kháng virus với các

cơ chế rõ ràng, tuy vậy, để ứng dụng hoạt chất này vào thực tiễn vẫn cần phải tiếp tục được nghiên cứu Tính đến thời điểm hiện tại các công bố về hoạt tính và các cơ chế tác dụng vẫn đang tiếp tục được các tác giả trong

và ngoài nước đăng tải, ngoài các nghiên cứu các hoạt tính sinh học của murrayafoline A thì các nhà khoa học cũng đang cố gắng chuyển hóa nó thành các dẫn xuất khác nhau nhằm mở rộng phổ hoạt tính của hoạt chất này nhưng số lượng các dẫn xuất và hoạt tính của chúng được công bố chưa nhiều Theo hướng này, nhóm tác giả đề cập tới tổng một số dẫn xuất mới và các tổ hợp lai giữa murrayafoline A và các hợp phần có hoạt tính khác và đánh giá hoạt tính gây độc tế bào của chúng để bổ sung thêm các dữ liệu về hóa học và hoạt tính sinh học của hoạt chất này

Như vậy, toàn bộ nội dung từ ý tưởng thiết kế, tổng hợp và đánh giá

hoạt tính sinh học của đối tượng này được trình bày trong luận án “Tổng

hợp các dẫn xuất của murrayafoline A phân lập từ cây cơm rượu trái hẹp

(Glycosmis stenocarpa) ở Việt Nam và đánh giá hoạt tính sinh học của chúng”

2 Mục tiêu nghiên cứu của luận án

Phân tích các tài liệu tham khảo về murrayafoline A và các dẫn xuất của nó cho thấy hướng can thiệp bằng các phản ứng hóa học vào các trung

tâm phản ứng -NH-, -OCH3 vẫn chưa nhiều Vì vậy chúng tôi dặt ra mục tiêu tổng hợp một số dẫn xuất lai giữa murrayafoline A và các thuốc generic hoặc các dẫn xuất có hoạt tính sinh học khác đã biết rõ cơ chế tác dụng sinh học, đánh giá hoạt tính gây độc tế bào để bổ sung các dữ liệu

về hóa học và hoạt tính sinh học của hoạt chất này

3 Nội dung nghiên cứu của luận án

Từ mục tiêu trên chúng tôi đã thực hiện nội dung nghiên cứu của luận

án như sau:

• Chuyển hóa nhóm -NH- của carbazole này bằng cách lai hóa

chúng với các chalcone, sesquiterpene như artemisinin, zerumbone, N-(4-(4-fluorophenyl)-5-(hydroxymethyl)-6-

isopropylpyrimidin-2-yl)-N-methylmethanesulfonamide, các amine dị vòng thông qua các cầu liên kết khác nhau

• Can thiệp hóa học vào các nhóm chức -OCH3 để tổng hợp các dẫn xuất mới (các ester và ether)

• Đánh giá hoạt tính gây độc tế bào in vitro của các dẫn xuất tổng

hợp được

• Thử nghiệm hoạt tính kháng u trên thạch mềm

CHƯƠNG I TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về carbazole alkaloid

1.1.1 Định nghĩa và lịch sử của Carbazole alkaloid

1.1.2 Carbazole alkaloid từ tự nhiên

1.1.2.1 Phân bố và nguồn carbazole alkaloid tự nhiên

1.1.2.2 Các dẫn xuất 3-methylcarbazole tự nhiên

1.2 Khái quát về murrayafoline A và dẫn xuất của chúng

1.2.1 Murrayafoline A

1.2.2 Tổng hợp carbazole alkaloid murrayafoline A

1.2.2.1 Sinh tổng hợp murrayafoline A

1.2.2.2 Tổng hợp toàn phần murrayafoline A

1.2.3 Tổng hợp một số dẫn xuất của murrayafoline A

Trong phân tử murrayafoline A có một số trung tâm phản ứng là các

nhóm -NH-, -OH (từ sản phẩm demethyl hóa) và các liên kết C-H ở các

vị trí 2, 4, bởi vậy các dẫn xuất của murayafoline A chủ yếu được sinh ra

từ các phản ứng ở các liên kết này

Sơ đồ tổng hợp dẫn xuất murrayanine (2)

Sơ đồ tổng hợp dẫn xuất murrayquinone A (67)

Sơ đồ tổng hợp dẫn xuất biscarbazole 68, 69

Sơ đồ tổng hợp dẫn xuất nhờ chuyển hóa nhóm 1-OCH3

Sơ đồ tổng hợp dẫn xuất nhờ chuyển hóa nhóm -NH-

1.2.4 Hoạt tính sinh học của murrayafoline A và các dẫn xuất

1.2.4.1 Hoạt tính chống ung thư

1.3 Khái quát về chalcone

1.3.1 Giới thiệu về chalcone

1.3.2 Phản ứng tổng hợp chalcone

1.3.2.1 Tổng hợp chalcone bằng phản ứng Claisen-Schmidt 1.3.2.2 Tổng hợp chalcone bằng phản ứng Wittig

1.3.2.3 Tổng hợp chalcone từ các bazơ Schiff

1.3.2.4 Tổng hợp chalcone từ các hợp chất cơ kim

1.3.2.5 Tổng hợp chalcone từ các dẫn xuất α,β-dibromchalcone

1.3.2.6 Tổng hợp bằng phản ứng quang hóa (Fries)

1.3.2.7 Tổng hợp chalcone từ các β-chlorovinyl ketone

1.3.2.8 Hoạt tính sinh học của chalcone

CHƯƠNG II ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của luận án là hợp chất carbazole alkaloid

murrayafoline A được phân lập từ cây cơm rượu trái hẹp (Glycomis

stenocarpa Dark)

Murrayafoline A: Được cung cấp bởi PGS TS Nguyễn Mạnh Cường, Viện Hóa học các hợp chất thiên nhiên, Viện HLKH-CN Việt Nam, có độ sạch trên 90 %

2.2 Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp sử dụng trong luận án bao gồm hai phần chính: Phương pháp tổng hợp các dẫn xuất của murrayafilone A và phương pháp nghiên cứu hoạt tính sinh học

2.3 Hóa chất, thiết bị nghiên cứu

2.3.1 Hóa chất, dung môi

2.3.2 Thiết bị dùng cho nghiên cứu

2.4 Phương pháp đánh giá hoạt tính sinh học

2.4.1 Phương pháp thử nghiệm hoạt tính gây độc tế bào in vitro 2.4.2 Phương pháp đánh giá khả năng ức chế sự phát triển của khối u trên thạch mềm

CHƯƠNG III THỰC NGHIỆM 3.1 Tổng hợp các tổ hợp của murrayafoline A và các 2'- hydroxychalcone

3.1.1 Tổng hợp 5'-chloromethyl-2'-hydroxyacetophenone (85) 3.1.2 Tổng hợp 5ꞌ-(1-methoxy-3-methyl-N-carbazolyl)methyl- 2ꞌ-hydroxyacetophenone (86)

-(1-methoxy-3-methyl-N-carbazolyl)methyl-2'-hydroxychalcone

3 2 Tổng hợp các tổ hợp của murrayafoline A và các hydroxychalcone thông qua cầu liên kết trimethylene

3.3.1 Tổng hợp các 4'-(2-azidoethoxy)-2'-hydroxychalcone (104a-g)

3.3.2 Tổng hợp các tổ hợp của murrayafoline A và các dihydroxychalcone thông qua cầu liên kết 4-methylene-1- ethylene-1,2,3-triazole

2',4'-3.4 Tổng hợp các dẫn xuất của murrayafoline A có mạch ngoài là

β-amino alcohol

3.4.1 Tổng hợp epoxypropane (115)

1-(1-methoxy-3-methyl-N-carbazolyl)-2,3-3.4.2 Quy trình chung cho phản ứng mở vòng và amine bậc hai (116-130)

3.5 Tổng hợp hợp các dẫn xuất của murrayafoline A với các amine thông qua cầu liên kết trimethylene

3.5.1 Tổng hợp dẫn xuất carbazolyl)propyl bromide

3-(1-methoxy-3-methyl-N-3.5.2 Tổng hợp hợp các dẫn xuất của murrayafoline A với các amine 3.5.3 Quy trình tổ hợp chung cho tổng hợp 131 với 5- fluorouaracil, thymine, uracil

3.5.4 Tổng hợp methyl methoxy-3-methyl-9H-carbazol-9-yl)propyl) piperazin-1-yl)-4- oxo-1,4-dihydroquinoline-3-carboxylate (148)

1-cyclopropyl-6-fluoro-7-(4-(3-(1-3.5.5 Qui trình chung tổng hợp bismurrayafoline A 149 và tổ hợp của murrayafoline A với acridone 151

3.5.6 Tổng hợp murrayafoline A với các sesquiterpene

3.5.7 Tổng hợp các dẫn xuất khác của murrayafoline A

3.6 Tổng hợp các dẫn xuất của murrayafoline A thông qua chuyển hóa nhóm -OCH 3

3.6.1 Tổng hợp 1-hydroxy-3-methylcarbazole (29)

3.6.2 Qui trình chung cho phản ứng ester hóa (29)

3.6.3 Qui trình O-allyl hóa 1-hydroxy-3-methylcarbazole

3.7 Đánh giá hoạt tính sinh học các dẫn xuất của murrayafoline A

3.7.1 Đánh giá hoạt tính gây độc tế bào các dẫn xuất của murrayafoline A

3.7.2 Đánh giá khả năng ức chế khối u trên thạch mềm

CHƯƠNG IV KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Sáu dãy chất được chúng tôi thực nghiệm tổng hợp theo sơ đồ sau:

4.1 Tổng hợp các tổ hợp của murrayafoline A và các hydroxychalcone

Dãy chalcone đầu tiên được tổ hợp với murrayafoline A là các hydroxychalcone Để ghép murrayafoline A với các chalcone này, trước

2'-hết 2'-hydroxyacetophenone (84) được chloromethyl hóa bằng tác nhân paraformaldehyde/HCl thu được 5'-chloromethyl-2'-hydroxyacetophenone (85)

Tiếp theo hợp phần xetone có chứa murrayafoline A được chuẩn bị

bằng phản ứng N-alkyl hóa carbazole này với dẫn xuất (85) để tạo thành

5'-(1-methoxy-3-methyl-carbazolyl)methyl acetophenone (86)

Bước cuối cùng, hợp chất trung gian chìa khóa (86) dưới ngưng tụ Claisen-Schmidt với các aldehyde gồm: 3-methoxy benzaldehyde (87a), 4-methoxy benzaldehyde (87b), 3,4,5-trimethoxy benzaldehyde (87c), 4- isopropyl benzaldehyde (87d), 4-methyl benzaldehyde (87e) và 2-

methoxy benzaldehyde (87f) để tạo thành các chalcone tương ứng từ 93)

(88-Cấu trúc của các chất đích được xác định bằng phổ NMR và MS,

hợp chất (90) được lựa chọn làm đại diện cho việc quy kết chính xác các

proton và carbon nhờ sự trợ giúp của phổ hai chiều HSQC và HMBC Các chalcone khác với hợp phần xetone giống như chất này cũng dễ dàng được qui kết các tín hiệu protone và carbon trong phổ NMR của chúng

dựa theo sự qui kết phổ của (90)

Phổ MS cho pick [M+H]+ có m/z: 538,26 phù hợp với công thức

theo lý thuyết C33H32NO6 và phù hợp với công thức của chalcone (90)

4.2 Tổng hợp các tổ hợp của murrayafoline A và các hydroxychalcone thông qua cầu liên kết trimethylene

4'-Trước hết các chalcone này nhận được bằng phản ứng ngưng tụ

Claisen-Schmidt giữa 4'-hydroxyacetophenone (94) với các aldehyde gồm 3-methoxy benzaldehyde (87a); 4-methoxy benzaldehyde (87b); 3,4,5-trimethoxy benzaldehyde (87c); 4-methyl benzaldehyde (87e) để

tạo thành các 4'-hydroxychalcone tương ứng, tiếp theo phản ứng O-alkyl

hóa các chalcone này với lượng dư 1,3-dibromopropane tạo thành các

4'-(3-bromopropoxy)-3-methoxychalcone (96a),

4'-(3-bromopropoxy)-4-methoxychalcone (96b),

4'-(3-bromopropoxy)-3,4,5-trimethoxychalcone (96c) và 4'-(3-bromopropoxy)-4-methylchalcone (96e) Cuối cùng, các tổ hợp đích (97-100) của 4'-hydroxychalcone với

murrayafoline A thông qua cầu trimethylene nhận được bằng phản ứng

N-alkyl hóa các hợp chất 96a-c,e với murrayafoline A xúc tác bởi NaH trong THF

Cấu trúc của các hợp chất 97-100 được minh chứng bằng các phổ

NMR và MS Dưới đây là dữ liệu phổ 1H-NMR, 13C-NMR, MS của hợp

chất đại diện (chất 97) của dãy:

1 H-NMR (DMSO-d6, 500 MHz, ppm) δ 8,13 (d, J = 8,5 Hz, 2H, 2', H-6'); 8,02 (d, br, J = 7,5 Hz, 1H, H-5); 7,93 (d, J = 15,5 Hz, 1H, H-

H-α); 7,68 (d, J = 15,5 Hz, 1H, H-β), 7,51 (m, 3H, H-2", H-4, H-8); 7,42 (d,

br, J = 7,5 Hz, 1H, H-6"); 7,33 (m, 2H, H-5", H-7); 7,11 (t, br, J = 7,25

Hz, 1H, H-6); 7,01 (dd, J1 = 2 Hz, J2 = 8 Hz, H-4"); 6,98 (d, J = 9 Hz, 2H,

H-3', H-5'); 6,82 (s, br, 1H, H-2); 4,74 (t, J = 6,75 Hz, 2H, 4'-OCH2); 4,03

(t, J = 5,75 Hz, 2H, 9-CH2); 3,88 (s, 3H, 1-OCH3); 3,83 (s, 3H, 3"-OCH3); 2,44 (s, 3H, 3-CH3); 2,21 (m, 2H, 4'-OCH2-CH2)

Phổ MS của (97) cho pick [M+H]+ m/z: 506,34 phù hợp với công

thức phân tử: C33H31NO4

4 3 Tổng hợp các tổ hợp của murrayafoline A và các 2',4'- dihydroxychalcone thông qua cầu liên kết 4-methylene-1-ethylene- 1,2,3-triazole

Sự lai ghép được thực hiện thông qua phản ứng đóng vòng Click sử dụng xúc tác CuI giữa hợp phần của murrayafoline A chứa nhóm alkyne đầu mạch và các dẫn xuất 4'-azidoethoxy của các 2',4'-dihydroxychalcone

thu được chất đích từ (106-112) theo sơ đồ sau:

Cấu trúc của các dẫn xuất trong dãy này được minh chứng bằng các

phổ NMR và MS Trong dãy này, hợp chất 111 được lựa chọn đại diện

cho việc quy kết chính xác cấu trúc nhờ sự trợ giúp của các phổ HMBC, HSQC Các chất còn lại được qui kết cấu trúc dựa theo chất đại diện này

Dữ kiện phổ NMR của 111 như sau:

H-13 C-NMR (DMSO-d6, 125 MHz, ppm) δ 192,0 (C=O); 165,4 2'); 164,2 (C-4'); 158,3 (C-2"); 146,3 (C-1); 144,5 (C-4'''); 140,3 (C-13);

Để tổng hợp dãy này, chất trung gian chìa khóa 115 được chuẩn bị

bằng phản ứng N-alkyl hóa trực tiếp murrayafoline A với epichorohydrin,

tiếp theo là giai đoạn mở vòng epoxy với các amine (isopropylamine, methylpiperazine, 4-ethylpiperazine, piperidine, morpholine, 2-(piperazyl)ethanol, diethylamine, benzotriazole, ciprofloxacin methyl ester, 1-(4-(trifluoromethyl)phenyl)piperazine, 1-(2,5-

4-difluorobenzyl)piperazine, piperazine, imidazole, tert-butyl piperazine

carboxylate, murrayafoline A) để thu được các sản phẩm đích (116-130)

tương ứng, sơ đồ phản ứng như sau:

Cấu trúc của các dẫn xuất 2-amino alcohol này được chứng minh

bằng các phổ NMR, HRMS, dẫn xuất 116 được chọn làm đại diện để xác

định cấu trúc chính xác nhờ sử dụng thêm các phổ HSQC và HMBC, các

chất còn lại được qui kết cấu trúc theo 116, dữ liệu phổ của 116 như sau:

1H-NMR (500 MHz, DMSO-d 6 ) δ 8,04 (d, J = 7,5 Hz, 1H, H-5); 7,67 (d, J = 8 Hz, 1H, H-8); 7,53 (s, 1H, H-4); 7,41 (t, J = 7,5 Hz, 1H, H- 7); 7,15 (t, J = 7,5 Hz, 1H, H-6); 6,87 (s, 1H, H-2); 4,65 (dd, J 1 = 6 Hz,

J2 = 14,5 Hz, 1H, H-1'a); 4,54 (dd, J 1 = 2 Hz, J 2 = 14,5 Hz, 1H, H-1'b); 4,31 (m, 1H, H-2'); 3,97 (s, 3H, 1-OCH3); 3,20 (m, 1H, H-1''); 2,97 (dd,

J1 = 3 Hz, J 2 = 12.5 Hz, 1H, H-3'a); 2,84 (dd, J 1 = 2,5 Hz, J 2 = 12,5 Hz, 1H, H-3'b); 2,46 (s, 3H, 3-CH3); 1,14 (d, J = 6 Hz, 6H, H-2'', H-3'')

13C-NMR (125 MHz, DMSO-d 6) δ 146,1 (C-1); 141,0 (C-13); 128,8 (C-3); 127,3 (C-10); 125,4 (C-7); 124,1 (C-12); 119,6 (C-6); 118,7 (C-5); 112,4 (C-4); 110,1 (C-2); 109,2 (C-8); 67,3 (C-2'); 55,7 (1-OCH3); 48,6 (C-3'); 47,8 (C-1''); 46,3 (C-1'); 21,3 (3-CH3); 18,9 (C-2''); 18,4 (C-3'')

ESI-HRMS (m/z) tính toán C22H29N3O2: [M+H]+ 327,20670; Thực tế: 327,20726

4.5 Tổng hợp hợp các dẫn xuất của murrayafoline A và các amine thông qua cầu liên kết trimethylene

Các dẫn xuất mới của murrayafoline A với các amine được tạo thành

bằng hai bước phản ứng N-alkyl hóa liên tiếp, tiến trình phản ứng được

mô tả theo sơ đồ: