Nghiên cứu bán tổng hợp, thử tác dụng trên ký sinh trùng sốt rét một số 11 azaartemisinin

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TÊ TRƯỜNG ĐẠI HỌC Dược H À NỘI HỔ ĐỨC CƯỜNG NGHIÊN CỨU BÁN T ổ N G HỢP, THỬ TÁC DỤNG TRÊN KÝ SINH TRÙNG SỐT RÉT MỘT số 11-AZAARTEM ISININ LUẬN VÃN THẠC s ĩ Dược HỌC C huyên ngành : C ông nghệ dược phẩm bào ch ế M ã sỏ : 60.73.01 NGƯỜI HƯỚNG DẪN: TS Trần K h ắc Vũ PG S TSKH p h a n đ ìn h c h â u HÀ NỘI - 2003 LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS TSKH P han Đ ình Châu người thầy đ ã tận tình hướng dẫn, tạo m ọi điều kiện thuận lợi cho tơi thực nghiệm , tận tình giúp đ ỡ tồi học tập nghiêm túc nghiên cứu khoa học Xin chân thành cảm ơn TS Trần K hắc V ũ đ ã quan tâm giúp đỡ tơi hồn thành luận văn T i xin chân thành cảm ơn p h ố i hợp giúp dỡ TS Trương Thị Thanh N g a tập th ể cán P hòng tổng hợp hoá dược-Viện hoá học Trung tâm khoa học tự nhiên công nghệ quốc gia TS Trương V ăn N h tập th ể cán tổ sinh học thực nghiệm P hòng nghiên cứu lâm sàng V iện Sốt rét ký sinh trùng - Côn trùng T rung ương q trình nghiên cứu tơi C ảm ơn Bộ m ôn C ông nghệ hữu Cơ-Hóa dầu K hoa C ơng nghệ H óa học Trường Đ ại học B ách K hoa H nội đ ã tạo điều kiện thuận lợi sở vật chấtm , P hòng thí nghiệm đ ể tơi hồn thành luận văn Xin trân trọng cảm ơn PGS TS T M inh K oóng, thầy cô Ban Giám hiệu nhà trường, cẩm ơn P hòng Đ tạo Sau đại học Trường Đ ại học Dược H nội đ ã tạo điều kiện tốt cho thời gian học tập trường C uối xin cảm ơn gia đình bạn bè đ ã ln động viên khích lệ, giúp đ ỡ tơi tận tình suốt q trình học tập nghiên cứu H Đ ức Cường KÝ HIỆU CHỮ VIẾT TẮT DHA D ihidroartem isinin DMAP D im etylam inopyridin DM SO D im etylsulfoxit s Singulet d D ublet dd D ublet dublet m M ultiplet ơ(ppm ) Đ ộ dịch chuyển hóa học J(Hz) H ằng số tưoíng tác IR Phổ hồng ngoại 'H -N M R Phổ cộng hưỏíng từ hạt nhân '"C-N M R Phổ cộng hưcmg từ hạt nhân cacbon 13 p Plasm odium KST Ký sinh trùng IQ o N ồng độ ức ch ế 50% ký sinh trùng MIC N ồng độ ức ch ế tối thiểu -3- MỤC LỤC Trang ĐẶT VẤN ĐỀ Chương 1-TỔNG QUAN 1.1 Lịch sử phát triển thuốc chống sốt rét: 1.2 Nguồn gốc, tính chất lý học hoá học Artemisinin 1.2.1 Nguồn gốc cấu tạo artemisinin: 1.2.2 Các phản ứng hoá học artemisinin; ị1 1.3 Tổng hợp artemisinin chất tương tự: 13 1.3.1 Tổng hợp artemisinin: 13 1.3.2 Tổng hợp hợp chất tương tự artemisinin: 14 1.4 Bán tổng hợp dihydroartemisinin dẫn xuất nó: 14 1.4.1 Bán tổng hợp dihydroartemisinin (DHA): 15 1.4.2 Bán tổng hợp dẫn xuất ether DHA; 15 1.4.3 Bán tổng hợp ester DHA: 17 1.4.4 Bán tổng hợp carbonat DHA: Ịg 1.5 Bán tổng hợp dẫn xuất chứa nitơ artemisinin DHA : 19 1.5.1 Bán tổng hợp dẫn xuất thay vòng lacton lactam artemisinin: 1.5.2 Một số dẫn xuất chứa Nitơ DHA: 20 1.5.3 Một số dẫn xuất chứa axit amin DHA: 21 1.6 Bán tổng hợp sò dẫn xuất khác artemisinin: 21 1.7 Dược lý học dược động học artemisinin dẫn xuất: 23 1.7.1 Hoạt tính chống sốt rét artemisinin dẫn xuất; 23 1.7.2 Cơ chế tác dụng artemisinin : 25 1.7.3 Sự tưcmg tác với thuốc chống sốt rét khác kháng ký sinh trùng với artemisinin dẫn xuất: 1.7.4 Các tác dụng sinh học khác artemisinin dẫn xuất: 07 1.7.5 Dược động học artemisinin dẫn xuất; 98 1.7.6 Một số nghiên cứu lâm sàng artemisinin dẫn xuất: 29 -4- Chương 2- VẬT LIỆU, PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN còu 2.1 Vật liệu, hóa chất phương tiện nghiên cứu 32 32 2.1.1 Hóa chất 32 2.1.2 Chủng ký sinh trùng sốt rét 32 2.1.3 Máy móc thiết bị: 33 2.2 Phưoìig pháp nghiên cứu 33 Chương 3- THựC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ 34 3.1 Bán tổng hợp số dẫn xuất ll-azaartem isinin 34 3.1.1 Nghiên cứu bán tổng hợp N-propyl 1l-azaartemisinin (XVb) N-propyl -10-azadesoxyartemisinin (XVIb) 34 3.1.2 Nghiên cứu bán tổng hợp N-butyl-1 l-azaartemisinin (XVc) N-butyl-10-azadesoxyartemisinin (XVIc): 42 3.1.3 Nghiên cứu bán tổng hợp l-azaartemisinin (XVa): 45 3.1.4 Bán tổng hợp N-allyl-1 l-azaartemisinin (XVd) N-allyl-10azadesoxyartemisinin (XVId): 3.1.5 Bán tổng hợp N-Phenyletyl-1 l-azaartemisinin 3.2 Nghiên cứu tác dụng sinh học sò dẫn xuất điều chê được: 48 49 3.2.1 Tác dung l-azaartemisinin (XVa) N-Propyl-11azaartemisinin (XVb) ký sinh trùng nuôi cấy p falciparum Chương 4- KẾT q u ả v bà n luận 53 4.1 Bán tổng hợp sò dẫn xuất ll-azaartem isinin 53 4.1.1 Khảo sát giảm lượng dung môi cho phản ứng: 55 4.1.2 Khảo sát tỷ lệ amin sử dụng phản ứng: 57 4.1.3 Khảo sát ảnh hưcmg nhiệt độ tới phản ứng; 57 4.1.4 Nghiên cứu thay đổi cách tiến hành phản ứng 58 4.1.5 Nghiên cứu thay đổi xúc tác đóng vòng: 58 4.1.6 Cải tiến cách xử lý, tách loại tinh chế; 59 4.2 Đánh giá tác dụng sinh hoc ll-azaartem isinin n-propvl-11azaartemisinin KẾT LUẬN 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO 63 PHỤ LỤC 70 - - ĐẶT VẤN ĐỂ Sốt rét m ột bệnh xã hội m ang tính chất tồn cầu, ảnh hưởng lớn đến sức khoẻ người, đặc biệt với dân cư nước vùng nhiệt đới Theo thông báo tổ chức Y tế th ế giới (W H O ) hàng năm ước tính có tới 200-250 triệu người m ắc bệnh gần triệu người chết bệnh sốt rét V ì để chống lại bệnh sốt rét từ năm 1955 W H O đ ã có k ế hoạch phòng chống sốt rét phạm vi toàn cầu, th ế bệnh sốt rét khơng thể chấm dứt tình trạng ký sinh trùng sốt rét kháng lại thuốc trị sốt rét hành cloroquin, plasm oquin, quinin, m efloquin (m chủ yếu P lasm odium fa lcip a ru m kháng lại thuốc thuộc nhóm 4-am ino-quinolin) H iện tượng kháng thuốc ngày m ột tăng lan rộng làm cho bệnh sốt rét trở nên nguy hiểm Do việc nghiên cứu nhằm tìm thuốc sốt rét có hiệu lực với p fa lc ip a ru m đa kháng m ột việc làm luôn cấp thiết, W H O thường xuyên quan tâm ln m ang tính thời Những năm gần đây, artem isinin hoạt chất từ hao hoa vàng {Artem isia annua L A steraceae) nhà nghiên cứu sản xuất dược phẩm nhiều nước th ế giới đặc biệt quan tâm hoạt tính trị sốt rét ưu việt Việc tìm artem isinin dẫn xuất như; artesunat, artem ete coi thành tựu quan trọng bước ngoặt nghiên cứu tìm kiếm thuốc sốt rét VI thuốc loại độc, cắt nhanh, có tác dụng đặc hiệu ký sinh trùng sốt rét p fa lc ip a ru m p vivax, thuốc có cơng hiệu trưòìig hợp ký sinh trùng sốt rét kháng lại thuốc tổng hợp dùng Theo ý kiến m ột số chuyên gia artem isinin dẫn xuất thuộc khung artem isinin để dành điều trị sốt rét th ế kỷ XXL N hưng qua gần 20 năm nghiên cứu sử dụng artem isinin dẫn xuất điều trị sốt rét người ta nhận thấy bên cạnh - - đặc tính ưu việt nêu artem isinin dẫn xuất chúng tồn m ột số nhược điểm khả hồ tan thấp, tỷ lệ tái phát cao ngày m ột tăng, dễ thuỷ phân Các tác giả nhận thấy dẫn xuất dihydroartem isinin gan dễ dàng bị phân huỷ m en C ytochrom P450 dẫn đến m ất hiệu lực tác dụng [60] D o việc nghiên cứu tìm kiếm dẫn xu ất có độ bền cao hơn, chống lại thuỷ phân P 450 thuộc khung artem isinin m ột việc làm cần thiết Có m ột số cơng trình nghiên cứu theo hưófng triển khai T rong số phải kể đến hướng nghiên cứu điều c h ế hợp chất chứa liên kết C | 0-C nhóm nghiên cứu M V ãn Trì [18] bán tổng hợp dẫn xuất l-azaartem isinin H Z iffer cộng [61] Bước đầu nghiên cứu tác dụng ký sinh trùng sốt rét cho thấy m ột số dẫn xuất loại có hiệu lực tốt, cao artem isinin 15-20 lần [18], [61] Để góp phần vào việc nghiên cứu tìm dẫn xuất bền vững artem isinin đặt vấn đề tiến hành đề tài ‘^Nghiên cứu bán tổn g hợp sơ th tác dụ n g k ý sinh trù n g số t rét m ột s ố 1 -azaartem isinin dẩn x u ấ t ch ú n g '’ M ục tiêu luận văn nhằm giải vấn đề sau; 1- Bán tổng hợp m ột s ố dẫn xu ấ t l-a za a rtem isin in 2- Sơ thử tác dụng ký sinh trùng sốt rét m ột sô' chất tổng h(/p đ ể tiến tới th nghiệm sàng lọc chọn chất cỏ hoạt tính cao - - Chương TỔNG QUAN 1.1 L ỊC H SỬ P H Á T T R IỂ N CỦA CÁC T H U Ố C C H Ố N G SỐ T RÉT: Thưòfng sơn {D ichoa feb rifu g a Lour Saxifragaceae) Q inghao {Artem isia annua L A steraceae) thuốc nói đến sách cổ T rung Q uốc cách 2000 năm T rong m ột đơn thuốc sử dụng trước công nguyên nhiều năm , hao hoa vàng dùng m ột thuốc chống sốt T ác dụng chữa chứng lao tổn, nóng âm ỉ, đổ m trộm , bệnh lỵ V iệt N am Tuệ Tĩnh xác nhận từ th ế kỷ X IV N hững nghiên cứu m ặt hoá học thuốc sốt rét thực người châu  u khai thác sử dụng C inchona Đ ến đầu th ế kỷ XIX, người ta phân lập từ gần 30 ancaloid có quinin Q uinin m ột thuốc trị sốt rét dùng từ lâu điều trị độc, tác dụng với thể phân liệt, tác dụng với thể giao bào không đủ đáp ứng nhu cầu chiến tranh th ế giới thứ Đ iều thúc đẩy việc nghiên cứu tổng hợp thuốc sốt rét K ết hàng nghìn hợp chất điều c h ế Q ua sàng lọc nhiều thuốc sốt rét đưa vào sử dụng N ăm 1926, prim aquin m ột hợp chất thuộc nhóm -am inoquinolin tổng hợp Đức Tiếp plasm ocid ch ế tạo Nga Năm 1932, cách thay nhân quinolin công thức prim aquin nhân acridin, hợp chất thuộc nhóm 9-am inoacridin tổng hợp như: atebrin, m epacrin N hưng prim aquin, chúng độc Từ 1934, nhóm 4-am inoquinolin tổng hợp nhờ chuyển vị trí m ạch nhánh cơng thức prim aquin, thay đổi thành phần m ạch nhánh m cloroquin đời (năm 1944) Cloroquin thuốc chống sốt rét lý tưởng - - nhiều năm vừa có tác dụng điều trị p fa lc ip a ru m p vivax, vừa có khả dự phòng, lại độc hofn thuốc chống sốt rét khác thời Dựa vào c h ế cạnh tranh m epacrin với riboflavin tác dụng chống ký sinh trùng sốt rét sulfam id, người ta tổng họfp proguanil Proguanil có tác dụng cao quinin lại độc Cơ ch ế tác dụng proguanil ức chế phân chia nhân ký sinh trùng sốt rét thể vơ tính ức chế hệ enzym dehydrofolat reductase M ột chất nhóm với proguanil bigum al điều ch ế sau N ăm 1951, A nh M ỹ phối hợp tìm pyrim etham in có ch ế tác động giống proguanil độc N ăm 1960, việc p fa lc ip a ru m kháng lại cloroquin C olom bia làm chậm tốc độ phát triển số lượng thuốc sốt rét T inh trạng p fa lcip a ru m kháng lại thuốc sốt rét nhóm 4-am inoquinolin lan nhanh sang nước N am M ỹ Đ ông N am Á, khiến cho Tổ chức Y tế th ế giới thấy cần phải đẩy m ạnh chương trình chống kháng thuốc sốt rét N hiều nước tham gia nghiên cứu sản xuất thuốc chống sốt rét m ới cách thay th ế nhóm chức cơng thức hố học thuốc chống sốt rét bị kháng Nhiều loại chất tổng hợp thử nghiệm tác dụng chống sốt rét m ột số có tác dụng điều trị lâm sàng Sự phối hợp sulfam id thải trừ chậm với thuốc ức chế enzym dehydrofolat leductase cho kết tốt Những phác đồ điều trị chống ký sinh trùng kháng thuốc gồm sulfonam id phối hợp với pyrim etham in quinin đem lại kết điều trị nhiều vùng có ký sinh trùng kháng thuốc Thái Lan, V iệt Nam N hờ đó, giảm tỷ lệ tử vong sốt rét ác tính sốt rét nặng m ột cách đáng kể Từ năm 1967, nhà khoa học T rung Q uốc bắt đầu kiểm tra m ột cách có hệ thống vị thuốc cổ truyền để tìm nguồn thuốc sốt rét Cây Q inghao, m ột thuốc sử dụng lâu đời, tập trung nghiên cứu Năm 1972, tinh thể artem isinin phân lập từ với tên gọi Q inghaosu (Q ing Hau Sau) A rtem isinin đặc biệt quan tâm thuốc có - - cơng hiệu trưòíng hợp ký sinh trùng sốt rét kháng lại với thuốc sốt rét có cloroquin, fansidar, m efloquin 1.2 N G U Ồ N G Ố C , T ÍN H C H Ấ T LÝ H Ọ C VÀ H O Á H Ọ C CỦA A R T E M ISIN IN 1.2.1 N guồn gốc cấu tạo artem isinin: 1.2.1.1 N gu ồn gốc củ a artem isinin: A rtem isinin m ột hoạt chất có tác dụng chống sốt rét chiết xuất từ hao hoa vàng Cây hao hoa vàng có tên khoa học A rtem isia annua L., thuộc họ Cúc A steraceae Tình hình p hán b ố trồng trọt T hanh hao hoa vàng: A rtem isia annua L loại thảo, sống lâu năm , m ọc hoang thành đám ven đồi ven suối, ven sông vùng ôn đới nhiệt đới Các vùng Bắc M ỹ, Đông  u, châu Á (Trung Q uốc, Ấn Đ ộ, N hật Bản, T riều Tiên, nước vùng Trung Á ) có m ọc V iệt Nam , nhà thực vật học Pháp phát m ô tả A rtem isia annua L từ năm 1922 Tên địa phương A rtem isia annua L hao hoa vàng, hao, cao hoa vàng, cao, ngải hoa vàng, bù hao, hoàng hoa cao Phân bố hao chủ yếu vùng Đ ông Bắc Cây m ọc tập trung Lạng Sơn, Cao Bằng, tỉnh khác Q uảng N inh, Bắc G iang, Bắc Ninh, Bắc K ạn, T hái N guyên có hao m ọc thưa thớt khơng có khả khai thác Hiện nay, hao trồng nhiều tỉnh phía Bắc m ột số tỉnh phía Nam Tiền G iang, Lâm Đ ồng, Long An, Cần Thơ, K hánh Hoà, Đ N nhằm đáp ứng cho nhu cầu chiết xuất artem isinin [15] Cùng với việc trồng trọt có nhiều cơng trình nghiên cứu kỹ thuật trồng hao, chọn giống kỹ thuật sản xuất giống [7], ảnh hưởng yếu tố vi lượng đến suất chất lượng [4] Các kết nghiên cứu ệ I n H U) VO VD >-» o Õ Ũ) M be 000 N G A -P C 1399/1, CDCL3, C13CPD Om o LO o o «—t OD C\J r - O ’^ c s j o c o L O O ' ^ r - O o g r - o ' X > v D ' < ũ r r ^ r - < ~ > ^ c \ i r ~ r o ^ ’ r\‘ C si co r o r-H m co n*] ưi ư*) C\) a t Cn) rn m n ro CNJ r.Ị f\) ^ -H Current NAỈ'ÍL EXPNO PROCNŨ Data Parameters NGA rc i39 i F2 - A c q u i s i t i o n P a r a m e t e r s DdLe_ 20030410 Time l u 54 IN STR UH avSOC' PROBHL' r- mm M u l t i n u c l PULPROC 2qpg3C TL' o553t SOLVEt:? CDC12 N3 25c DS SWỈ: 4 i Hz FI DRES Hz 0420883 see AC' RG 912 DW 15 0 u s e c DE 00 u s e c TL 300.0 K Di 2.00000000 see ali ũ 030ŨŨ00Ũ s e c áiz Ũ000200Ũ s e c = CHANNEL Nuc: ======== CPDPRG2 Nuc: ?cpd: r LI FL11' r L1 J SFoi^ í ì -=== 13C 10.60 usec - 0 dE 7 MH:: CHANNEL f2 ===== waltzl6 IH 86.00 -3 00 16.0'/ 22.00 t oo ,1320005 usee dE db ứh MHz F2 - Processing par amet er s sI 3276ẽ s r12 75-77849 MHWDV: EH £3b c: Lc 00 H:: (: Gfc p :‘ Ì.AO l 8C 6C 5(í Phụ lục 15: Phổ '^C-NMR N-ìỵl l-azaartemỉsỉnin N G A -P C 9 /1 , CDCL3, C13CPD& DEPT DEPT90 I L o vr - Í, r- -Í ' I • ' • • • I ■ ■ -I I / -',1 ■•! CO !■' •- I I ^ 1 c r- m •f ' Í" •j c~\ ) ; -1 iT , w : J — t-i J ’ r- P l u i l ụ c : P h o ' H - N M R ciici N - a l l y l - a z a c l e s o x y a r t e m i s i n i n I 0 , , I - t I -1.0 , - ppm 1-ĩGA-NT S7, CDCL3, 1JỈ ''Z- '''■ (- r - r~ i; ) u ' í í J c J- c I ', 4:4 u'i ■» 74 5.76 80 ppm -'-32 5.30 5.2B 5.24 5.2( 5.20 5.18 L CTì C' • rj 12 r -1 0r cc ỉ _ 1I 0 r -^ >— * N G A - N T SI, o, r " \ i l \ ÌÍI - rj- CDCL3, IH r - i;- '■-T :• '-T '-T ’ y \ Ì Ì ■i ^ ,J :o V>J c:- T' o -1 H ■ O'i ro “J ■J ^ r :; o H9 i s ;' 863 Ốc V' BO6 79^ (7) > Í \ ' ’/.') i li', I'M ■;r -;2 •; ■(• ^ -X ‘J w *s n Ơ o to X cr* Ữ1 665 (Ĩ59 6;, f>70 0» o ưi o 6.1 60 N G A - N T SI, i (\i ■ : J r-i "-J J -«:r ^ O O O O O C n ^ ^ C ^ > C ^ ' CTiCrCT'CT' CO lo ưS 'sC 'vPVD 'X^'.^'vO '^D '.C Current NAME EMPNO Data Parameters VI NH D C1 * PR C C N C F2 - A c a u i s i t i c n P a r a m e : : e r s 20030626 Đătc Time 16.24 11STRUM a v 0C PROBHD mm M u l t i n u c l PƯLPROG zg30 TD 65536 SOLVENT CDC13 NS 32 DS SWH 6 3 Kz FI DRES 6 Hz 5.1512580 sec AQ RG 181 d ;-: Ô00 u s e e DE £.00 user TL 300 Ũ K z I I OŨOOOŨOO s e c ^ = = = = = = = NUCl ^L' SFO i F2 - «: T SF WDW SSẽ CHANIỈEL f l ======== In i c Ũ0 u s e e - c dE 0 2 MHz Processing p a r a m e t € ;rs 5276E 50C 1300073 :.3:' Gc V" i_.j_ẤJi_jLJLẨjwứV ppiri Phụ lục 18: P hổ ‘H-NMR N-phenyỉetyl-10-azadesoxỵartemisinin MHz ĨTị.' l.OG H- V IN H -D C 1340, CDCL3, IH ■' 11: e i ; L Dd t d Pci I drti et- rT 'i HAM!-: VI NH ; i i Ei-.l'IIO PKf.-Mf) ■ A.:< D atr'I'l IU' • ] KUH I'l-'Ci'.iiD 1'M1,1 'I-I ){; ' 11' 11> L Nj ,r I u » [ r *.r t-') '•) II:; Ij ;: ;iWii P'IDI:HS A'j RG uw in- ■['K ni '\1 C\1 Cxj C\] 1xj -J r -1 c -J ^ vj \\l Í/ i s t I oil ivbutj s Iiiii; Mu i t J m u ■1 M r [ ) Ci i i'.: ^6 3 0^* b 12 Ủ0 161 600 00 -K)0 u OOOÚOOOO = CHANIJEl uuc! Pi PI ,] s t'O I F.: ' oJ F VJI-'W S ^H Lb GB J L t' a I aifi01 ( j3 &2 b - : ;:; ^ 2.7 J 2.6 : p r 'P A US'-: u s t.F rl — IH 0 l; s é - DO d h 0 2 62 Mil:: P ro c e ssin g p a i a i i i e t e ■rs 'í:7 c8 ŨU L3 0 Ci ? EM 0 ,'Uj H:; u 1.00 V i!:: H l: ser V IN H -D C 1340, ■ i ' ■' 'o ' ■' o , ^ o ■J ■J , ■ ■1 ■ ' , J , f 'L' - i < ! 1l: I c ' i ‘ L' J J • '• ' ' l ’ ■ ■ ' J > i \ \ l / y '' lìì ỈÍÍĨ ' 1' , , , L i') ' ' -i , LJ ) - J ; J , '-I ! ■ i ' j ( -J • i , -i ' , , Li , l: ■ V '- J ‘ •V v'O , I > > , , , > CDCL3, - - r l i ) ■1 > 1! J • 1' s i ‘O ir, M ’ • ' l i