Nghiên cứu, tổng hợp 2 - AZA - Anthraquinon và hoạt tính sinh học của chúng

Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Thị Thùy Dương Lớp K32C - Hóa Học Khóa luận tốt nghiệp Trường đại học sư phạm hà nội KHOA HóA HọC ****** Nguyễn thị thùy dương Nghiên cứu, tổng hợp 2-azaanthraquinon hoạt tính sinh học chúng KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP Chuyên ngành: Hóa hữu Nguyễn Thị Thùy Dương Hà Nội-2010 Lớp K32C - Hóa Học Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Thị Thùy Dương Lớp K32C - Hóa Học MụC LụC Mở đầu Error! Bookmark not defined lí chọn đề tài .2 Mục đích đề tài phần Tổng Quan 1.1 Chiết tách hoạt tính sinh học 2-aza-anthraquinon .4 1.2 Tổng hợp hợp chất 2-aza-anthraquinon Phần Thực nghiệm 15 2.1 Phương pháp nghiên cứu, nguyên liệu, trang thiết bị 16 2.1.1 Phương pháp nghiên cứu 16 2.1.2 Nguyên liệu, dụng cụ 16 2.1.3 Kiểm tra định tính, độ dẫn xuất sắc ký lớp mỏng 16 2.1.4 Xác nhận cấu trúc 17 2.1.5 Thử hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm .17 2.1.6 Đối tượng nghiên cứu thử hoạt tính sinh học 18 2.2 Tổng hợp 2-phenoxymetyl-1,4-naphthoquinon (43) 18 2.3 Tổng hợp hợp chất 2-acylmetyl-3-phenoxymetyl-1,4-napthoquin .19 2.3.1 Tổng hợp 2-(2-oxo-3-metylbutyl)-3-phenoxymetyl-1,4-naphthoquinon (45) 20 2.3.2 Tổng hợp 2-(2-oxo-2-phenyletyl)-3-phenoxymetyl-1,4-naphtho- 20 quinon (47) 20 2.4 Tổng hợp 2-aza-anthraquinon 21 2.4.1 Tổng hợp 3-isopropyl-benz[g]isoquinolin-5,10-dion (48) 21 2.4.2 Tổng hợp 3-phenylbenz[g]isoquinolin (49) 22 Phần Kết thảo luận 23 3.1 Kết thảo luận tổng hợp chất 2-aza-anthraquinon 23 3.1.1 Tổng hợp 2-phenoxy-1,4-naphthoquinon (43) 23 3.1.2 Phản ứng ylit với 2-phenoxymetyl-1,4-napthoquinon 25 3.1.2.1 Tổng hợp 2-(2-oxo-3-metylbutyl)-3-phenoxymetyl-1,4-naphtho quinon (45 ) .27 3.1.2.2 Tổng hợp 2-(2-(phenyl)-2-oxoetyl)-3-phenoxymetyl-1,4naphtho quinon (47) 27 3.1.3 Tổng hợp 2-aza-anthraquinon 28 3.2 Thảo luận cấu trúc sản phẩm 29 3.2.1 Phổ H NMR 30 Nguyễn Thị Thùy Lớp K32C - Hóa Học Dương 13 3.2.2 Phổ C NMR 31 3.3 Kết thăm dò hoạt tính sinh học 36 Kết luận 38 Tài liệu tham khảo 39 Nguyễn Thị Thùy Dương Lớp K32C - Hóa Học Mở đầu lí chọn đề tài Kể từ chất kháng sinh penicillin tình cờ tìm nhà bác học Alexander Fleming (1881-1955), nhu cầu sử dụng chất kháng sinh ngày tăng đột biến Kháng sinh chất dùng để ức chế phát triển vi khuẩn tiêu diệt vi khuẩn nồng độ thấp Kháng sinh dùng điều trị bệnh nhiễm trùng điều trị dự phòng bệnh có khả gây dịch dự phòng phẫu thuật nhằm chống bệnh nhiễm trùng bệnh viện Các loại thuốc kháng sinh thường dùng từ trước đến là: kháng sinh nhóm -lactam gồm kháng sinh nhóm penicillin kháng sinh cephalosporin; kháng sinh chloramphenicol; kháng sinh nhóm tetracycline; kháng sinh nhóm aminoglycozid; kháng sinh macrolid; kháng sinh lincosamid; kháng sinh polypeptide Hiện nay, vi khuẩn có xu hướng kháng lại thuốc kháng sinh Các loại vi khuẩn kháng lại nhiều thuốc kháng sinh, người ta gọi đa kháng thuốc vi khuẩn Staphylococcus aureus (Sa), Pseudomonas aeruginosa (Pa), Escherichia coli (Ec) Nguyên nhân kháng thuốc gen di truyền, plasmid việc sử dụng kháng sinh không đủ liều, không đủ ngày không với loại kháng sinh mà vi khuẩn nhạy cảm Hiện nay, giới lo ngại chủng vi khuẩn Staphylococcus aureus (S.aureus) (khuẩn tụ cầu vàng) gây nhiễm trùng máu, viêm cơ, viêm phổi kháng với nhiều loại thuốc kháng sinh Bây giờ, S.aureus nhạy với loại kháng sinh Vancomicin bắt đầu có biểu kháng lại Như vậy, loại kháng sinh khơng tác dụng nguy hiểm Từ vấn đề cấp bách đòi hỏi nhà khoa học phải khơng ngừng tìm loại kháng sinh để thay loại kháng sinh bị kháng thuốc Lớp chất 2-aza-anthraquinon tìm thấy tự nhiên, chủ yếu vi nấm qua nghiên cứu nhận thấy chúng có hoạt tính kháng khuẩn Gram (+) mạnh [9,10] Vì vậy, việc nghiên cứu tổng hợp dẫn chất 2-aza-anthraquinon thử hoạt tính sinh học để tìm kiếm chất có hoạt tính cao phục vụ y, dược học vấn đề lý thú, có ý nghĩa khoa học thực tiễn cao Từ lý nêu trên, chọn đề tài: “Nghiên cứu, tổng hợp 2-azaanthraquinon hoạt tính sinh học chúng” Mục đích đề tài 1) Nghiên cứu tổng hợp số dẫn chất 2-aza-anthraquinon 2) Nghiên cứu cấu trúc chất tổng hợp phương pháp vật lý đại 3) Nghiên cứu thử hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định phần Tổng Quan 1.1 Chiết tách hoạt tính sinh học 2-aza-anthraquinon Trong tự nhiên dẫn chất 2-aza-anthraquinon gặp Cho đến nay, người ta tìm thấy có chất thuộc khung này, chủ yếu phát từ nấm (Hình 1) Hợp chất 2-aza-anthraquinon tách từ Fusarium bostricoidin, vào năm 1953 Nó chất mầu đỏ đặt tên bostricoidin (1) Nghiên cứu hoạt tính sinh học chất xác định bostricoidin có hoạt tính kháng lao (Mycobacterium tuborculosis) [8] Chất 9-O-methylbotricoidin (2) dẫn chất 2-aza-anthraquinon tách trình ni cấy chủng Fusarium moniliformate Nghiên cứu hoạt tính sinh học xác định chất có hoạt tính kháng khuẩn Gram (+) mạnh [9,10] Tóm lại: Phối hợp phương pháp phổ IR, H-NMR, 13 C-NMR phổ khối MS, khẳng định cấu trúc sản phẩm phù hợp với công thức giả thiết 3.3 Kết thăm dò hoạt tính sinh học Như trình bày phần tổng quan, dẫn chất mà tơi tổng hợp theo dự đốn có tính chất sinh học lý thú Vì vậy, sau tổng hợp chất, tiến hành thăm dò hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định chủng sau: Vi khuẩn Gram (-): Escherichia coli (Ec), Pseudomonas aeruginosa (Pa) Vi khuẩn Gram (+): Staphylococcus aureus (Sa), Baccilus subtilis (Bs) Nấm men : Candida albicans (Ca) Việc thử hoạt tính vi sinh vật kiểm định thực theo nguyên tắc pha loãng để tìm nồng độ ức chế tối thiểu (MIC), sau đo độ đục máy Tecan, xử lý số liệu tính tốn giá trị IC50 Mẫu tinh khiết có giá trị MIC ≤ 128ỡg/ml IC50 ≤ 128ỡg/ml coi có hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định Tơi tiến hành thăm dò hoạt tính kháng chủng với chất tổng hợp :  3-Isobutyl-benz[g]isoquinolin-5,10-dion (48)  3-Phenylbenz[g]isoquinolin-5,10-dion (49) Kết thăm dò hoạt tính sinh học trình bày bảng Bảng 3: Kết thử hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định Tên chủng vi sinh vật kiểm định STT Kí E.coli P.aeruginosa B.subtilis S.aureus C.albicans hiệu MIC IC50 MIC IC50 MIC IC50 MIC IC50 MIC IC50 48 >128 >128 >128 >128 128 80 128 6,5 32 14 49 >128 >128 >128 >128 >128 >128 >128 >128 >128 >128 ( Chú thích: đơn vị nồng độ ỡg/ml) Kết cho thấy hợp chất 3-isopropyl-benz[g]isoquinolin-5,10-dion (48) có khả kháng cao dòng vi khuẩn Gram (+) gồm chủng vi khuẩn: S aureus B subtilis Đặc biệt, chất có hoạt tính kháng mạnh chủng khuẩn tụ cầu vàng với IC50 = 6,5 ỡg/ml Tụ cầu vàng (Staphylococus aureus) loại vi khuẩn thường trú người Trên lâm sàng chủng tụ cầu có khả gây bệnh cao với diện men Coagulase Tụ cầu vàng thường gây nhiễm trùng bội nhiễm nặng da số quan thường có mặt trường hợp nhiễm trùng máu chủng kháng thuốc với nhiều chất kháng sinh Hiệu lực khuẩn B Subtilis vi khuẩn sinh bào tử, loại khuẩn mà dược phẩm có dược tính cao kháng được, hai hợp chất mạnh với IC50 = 80 ỡg/ml Ngoài ra, hai chất có hoạt tính kháng nấm men mạnh với IC50= 14 ỡg/ml Việc phát hoạt tính kháng mạnh vi sinh vật kiểm định đặc biệt với chủng khuẩn tụ cầu vàng hợp chất 3-isopropyl-benz[g]isoquinolin-5,10-dion (48) kết ban đầu đáng khích lệ, có ý nghĩa khoa học cao Nếu điều kiện cho phép, nghiên cứu sâu với hy vọng đóng góp kết nhỏ bé vào việc tìm kiếm thuốc chữa bệnh nhiễm khuẩn Việt Nam Kết luận Sau thời gian nghiên cứu thu số kết sau: Đã tổng hợp dẫn chất 2-aza-anthraquinon (48 49) qua ba bước phản ứng từ 1,4-naphthoquinon với hiệu suất cao Đã tiến hành xác nhận cấu trúc sản phẩm thông qua phương 13 pháp phổ IR, H NMR, C NMR, MS Kết cho thấy sản phẩm phù hợp với công thức giả thiết Đã thăm dò hoạt tính sinh học sản phẩm tổng hợp, kết nghiên cứu cho thấy 3-isopropyl-benz[g]isoquinolin-5,10-dion (48) có khả kháng mạnh số dòng vi sinh vật kiểm định S aureus B subtilis nấm men C abicans Đặc biệt chất có hoạt tính kháng mạnh chủng khuẩn tụ cầu vàng (S.aureus) với IC50 6,5 g/ml Tài liệu tham khảo [1] Moore, H W Science 1977,197, 527- 532 [2] (a) Kadkol M.V.Goopalkrishnan, K.S ; Narasimhachari, N.J Anibiot.1971, 24, 245-248 (b) Nagajan, R.; Narasimchari, N.; Kadkol, M V; Gopalkrishnan, K S J Antibiot 1971, 24, 249-252 (c) Narasimhachari, N ; Gopalkrishnan, K S J Antibiot 1974, 27, 283-287 (d ) Thines, E; Anke, H ;Sterner, O J Nat Prod 1998, 61, 306-308 [3] Hasahi, e al J Med Chem 1987, 30, 2005-2008 [4] De Kimpe, N.; Van Puyvelde, L ; Schripsema, J.; Erkelens,C,; Verpoorte, R,, Magn, Reson Chem 1993, 31, 329- 330 [5] Otake, N.; Seto, H,; Kyo, B ,Shu, H.; To, Y.; Mochizuki, J,; Hayakawa, Y Jpn Kokai, Tokyo, Koho, JP 01,290,673 [89,290,673] (1988); Chem Abstr 1990, 113, 38905 [6] Naito, T.; Makita,Y ; Yazaki, S.; Kaneko, C Chem Pharm Bull 1986, 34, 1505-1516 [7] Wang, W.et al Boorg Med Chem Lett 1998, 8, 1579-1584 [8] Surico, G.; Iacobellis, N.S.; Bottalico, A.;Phytopath Medit 1983, 22, 152 [9] Parisot, D.; devys, M.; Barbier, M Z Naturforsch 1989, 44, 1473 [10] Parisot, D.; devys, M.; Barbier, M Phytochemistry 1990, 29, 3364 [11] Okunade, A, L.; Clark, A M.; Huford, C, D.; Oguntimein, B O Planta Med 1999, 65, 447 [12] Nok, A.J.Cell Biochem Funct 2002, 20, 205 [13] Solis, P.N.; Lng’at, C.; Gupta M P.; Kirby, G C.; Warhurst, D C.; Philipson, J.D Plnta Med 1995, 61, 62 [14] Mijikovic, A.; Mantle, P G.; William, D J.; Rassing, B J Nat Prod 2001, 64, 1251 [15] Koyama, J.; Mrita, i.; Kobayashi, N.; Osakai, Y.; Jotta, H.; Takayasu, J.; Nishino, H.; Tokuda, H Cancer Lettres 2004, 212, [17] Burckhardt, g.; Waler, A.; Triebel, H.; Storl, K.; Simon, H.; Storl, j.; Opit, A.; Roemer, E.; Zmmer, C Biochemistry, Us 1998, 37,4703; Chem Abstr !998, 128, 239063 [17] Gonsete, R E J Neurosci 2004, 223, 81 [18] Cavaletti, G.; Cavaletti, E.; Crippa, L.; Di Luccio, E.; Oggioni, N.; Mazzaanti, B.; Biabiaolo, T.; Sala, F.; Frigo, M.; Rota, S.; Tagliabue, E.; Stazani, L.; Galbiati, S.; Rigolio, R.; Zoia, C.; Tredici, G.; Persegin, P.; Dassi, M,; Riccio, P.; Lolli, F,J Nruroimmunol 2004, 151, 55 [19] Gomez-Monterey I.; Campilia, P.; Grieco, P.; Diurno, M V.; Bolognese, A.; La Colla, P.; Novellino, E.Bioorg Med Chem 2003, 11, 3769 [20] Kobayashi, K.; Uchida, m.; Uneda, T.; Tanmatsu, M.; Morikawa, O.; Konishi, H Tetrahedon Lett, 1998, 39, 7725-7728 [21] Kesteleyn, B.; De Kimpe, N.; Van Puyvelde, L.J.Org Chem 1999, 64 1173-1179 [22] Nguyen Van , T.; De Kimpe, N.;Tetrahedron Lett 2004,45, 34433446 [23] Claessens, S, etal, Synlett 2006, 621 [24] Kobayashi, K.; Uchida, M.; Uneda.; T.; Tanmatsu, M.; Morikawa, O.; Konishi, H Tetrahedron Lett 1998, 39 7725-7728 [25] Tuyen, N V ET al Tetrahedron 2001, 57, 4213-4219 [26] Aldersley, M.F.; Dean, F M.; Nayyia-Mahzir, R.J Chem Soc Perkin Trans 1983, 1753-1757 [27] Aldersley, M.F.; CHisti, S H.; Dean, F m.; Douglas, m E.; Ennis, D.S.J Chem Soc, Perkin Trans I 1990, 2163-2174 [28] Tuyen, N V.; De Kimpe, n Tetrahedron 2003, 5941 [29] Potts, K.T.; Bhattcharjee,D.; Walsh, E B.Org.Chem 1986, 51, 20112012 [30] Cameron, D.W.; Deutscher, K.R.; Feutrill, G.I Tetrahedron Lett 1980, 21, 5089-5090 [31] Khannapurre, S.P.; BIehl, E.R Heterrosycles 19888, 27, 2643-2650 [32] Epsztian, J., et al Tetrhedron, 1996, 52, 112025-11036 [33] Werner, W ,., et al Yetehedron 1997, 53, 109-118 [34] Kesteleyn, B.; De Kimpe,N J,org chem 2000, 65, 640 [34] Kesteleyn, B.; De Kimpe,N J,org chem 1999, 55, 2091 [36] Van den Derghe, D.S.; Vlietnck, A.J.; Plant Biochemmistry,1991,6, 47 ... 2. 3.1 Tổng hợp 2- ( 2- oxo-3-metylbutyl )-3 -phenoxymetyl-1,4-naphthoquinon (45) 20 2. 3 .2 Tổng hợp 2- ( 2- oxo -2 - phenyletyl )-3 -phenoxymetyl-1,4-naphtho- 20 quinon (47) 20 2. 4 Tổng hợp 2- aza- anthraquinon. .. 2- aza- anthraquinon 23 3.1.1 Tổng hợp 2- phenoxy-1,4-naphthoquinon (43) 23 3.1 .2 Phản ứng ylit với 2- phenoxymetyl-1,4-napthoquinon 25 3.1 .2. 1 Tổng hợp 2- ( 2- oxo-3-metylbutyl )-3 -phenoxymetyl-1,4-naphtho... .27 3.1 .2. 2 Tổng hợp 2- ( 2- (phenyl) -2 - oxoetyl )-3 -phenoxymetyl-1,4naphtho quinon (47) 27 3.1.3 Tổng hợp 2- aza- anthraquinon 28 3 .2 Thảo luận cấu trúc sản phẩm 29 3 .2. 1 Phổ H