Luận án trình bày một số chuyển hóa mới của zerumbone, tổng hợp một số chalcone 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. Mời các bạn cùng tham khảo.
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 CỦA MỘT SỐ KETONE -KHƠNG NO CĨ CẤU TRÚC TƯƠNG TỰ TRONG THIÊN NHIÊN Chuyên ngành: Hoá học Hợp chất Thiên nhiên Mã số: 62.44.01.17 TĨM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ HỐ HỌC Hà Nội – 2016 Cơng trình hồn thành tại: Học viện Khoa học Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Người hướng dẫn khoa học 1: TS Lưu Văn Chính Người hướng dẫn khoa học 2: PGS TS Phan Văn Kiệm Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Luận án bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án tiến sĩ, họp Học viện Khoa học Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam vào hồi … ’, ngày … tháng … năm 201… Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Học viện Khoa học Công nghệ - Thư viện Quốc gia Việt Nam MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Các hợp chất ketone α,βkhông no phát sớm dường có mặt hầu hết lớp chất quan trọng thiên nhiên alkaloid, terpene, sesquiterpen, triterpenoid, chalcone flavone Về mặt hóa học, hợp chất ketone α,βkhơng no chất trung gian chìa khóa để tổng hợp nhiều lớp chất quan trọng flavonoid, pyrazoline, diazepine, pyrimidine…Về mặt sinh học, nhóm ketone α,βkhơng no xác định trung tâm 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 trừ yếu tố NF-κB gây nhiều bệnh khác đặc biệt hoạt tính gây độc tế bào Chính vậy, hợp chất chứa nhóm ketone α,βkhông no đối tượng quan tâm nghiên cứu nhà khoa học Với mục đích đóng góp thêm nghiên cứu đối tượng này, luận án “Tổng hợp nghiên cứu hoạt tính sinh học số ketone α,βkhơng no có cấu trúc tương tự thiên nhiên” trình bày số chuyển hóa zerumbone, tổng hợp số chalcone có chứa nhóm khác dựa chalcone mẹ có hoạt tính xuất nhiều thực vật sàng lọc hoạt tính gây độc tế bào số dòng tế bào ung thư người nhằm định hướng cho việc khai thác số hợp chất có hoạt tính tiềm lĩnh vực chăm sóc sức khỏe cộng đồng Mục tiêu nội dung nghiên cứu luận án - Tổng hợp dẫn xuất zerumbone từ tổ hợp có định hướng hoạt tính sinh học với thuốc hợp chất trung gian thuốc như: AZT, DHA, PBr acetic acid để tạo thành hợp chất có hoạt tính khả tương thích sinh học tốt - Tổng hợp chalcone chứa nhóm nucleobase dẫn xuất nucleobase thymine, uracil 5-fluorouracil - Tổng hợp chalcone khác chứa nhóm: imidazole, phenylacetamide, methoxymethyl 4-isopropyl - Nghiên cứu hoạt tính sinh học chất tổng hợp như: hoạt tính gây độc tế bào số dòng tế bào ung thư người, khả ức chế hình thành phát triển khối u chiều, hoạt tính ức chế IDO Ý nghĩa khoa học thực tiễn luận án Từ zerumbone chuyển hố thành 14 hợp chất mới, có nhiều chất có hoạt tính gây độc tế bào mạnh tương đương với chất đối chứng dương ellipticine Từ hoá chất ban đầu tổng hợp 69 chalcone, nghiên cứu hoạt tính sinh học chalcone này, nhiều chất thể hoạt tính tốt Vì vậy, đề tài “Tổng hợp nghiên cứu hoạt tính sinh học số ketone α,β-khơng no có cấu trúc tương tự thiên nhiên” vừa có ý nghĩa khoa học, vừa có ý nghĩa thực tiễn Những đóng góp luận án - Từ zerumbone điều chế 14 chất có tổ hợp với chất khác AZT, dihydroartemisinin, PBr acetic acid - Đã tổng hợp 69 chalcone gồm: 11 chalcone chứa thymine, 10 chalcone chứa uracil, 14 chalcone chứa 5-fluorouracil, dẫn xuất 2ꞌ-hydroxychalcone chứa hợp phần imidazole, dẫn xuất 2ꞌ-hydroxychalcone chứa nhóm acetamide, 15 dẫn xuất 2ꞌhydroxychalcone 4ꞌ-hydroxychalcone chứa nhóm methoxymethyl vòng A dẫn xuất 4-isopropylchalcone có chứa hợp phần ketone khác - Tất hợp chất xác định cấu trúc xác phương pháp phổ đại 1H-NMR, 13C-NMR, HSQC, HMBC, ESI/HRMS MS, FT-IR - Đã đánh giá hoạt tính gây độc tế bào chất tổng hợp dòng tế bào ung thư người khác Hep-G2, RD, LU-1, FL, MCF-7, SW480, P388 số với tế bào lành VERO-B4; thảo luận sơ tương quan cấu trúc - hoạt tính chất - Đã đánh giá khả ức chế hình thành phát triển khối u số chalcone điển hình chứa thymine, uracil methoxymethylchalcone - Đã sàng lọc hoạt tính ức chế enzyme IDO (idoleamine-2,3dioxygenase) chalcone chứa hợp phần imidazole Đây cơng trình chalcone cơng bố thể hoạt tính IDO Bố cục luận án Luận án gồm 163 trang đánh máy với 34 bảng, 27 hình, 25 sơ đồ Phân bố cụ thể sau: Mở đầu 02 trang, Tổng quan 29 trang, Đối tượng phương pháp nghiên cứu trang, Thực nghiệm 31 trang, Kết thảo luận 74 trang, Kết luận 02 trang, Danh mục công trình cơng bố 01 trang, Tài liệu tham khảo 16 trang CHƯƠNG I TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu hợp chất ketone α,β-không no 1.1.1 Đặc điểm cấu tạo, quang phổ 1.1.2 Các hợp chất ketone α,β-không no có nguồn gốc thực vật 1.1.2.1 Các chalcone 1.1.2.2 Các flavone 1.1.2.3 Các ketone α,β-khơng no có nguồn gốc thực vật khác - Zerumbone hay (2E,6E,10E)-2,6,9,9-tetramethylcycloundeca2,6,10-trien-1-one sesquiterpen keton vòng α,β-khơng no, thành phần tinh dầu thân rễ gừng gió Zingiber zerumbet - Chalcone tên gọi lớp chất màu xuất tự nhiên cấu thành từ benzylideneacetophenone Trong phân tử chalcone có nhóm ketone liên kết đơi dạng liên hợp hay gọi nhóm ketone α,β-khơng no 1.1.3 Phản ứng tổng hợp chalcone 1.1.3.1 Tổng hợp chalcone phản ứng Claisen-Schmidt 1.1.3.2 Tổng hợp chalcone phản ứng Wittig 1.1.3.3 Tổng hợp chalcone từ bazơ Schiff 1.1.3.4 Tổng hợp chalcone từ hợp chất kim 1.1.3.5 Tổng hợp chalcone từ dẫn xuất α,β-dibromochalcone 1.1.3.6 Tổng hợp chalcone phản ứng quang hóa Fries 1.1.3.7 Tổng hợp chalcone từ β-chlorovinyl ketone 1.1.4 Hoạt tính sinh học ketone α,β-khơng no 1.1.4.1 Hoạt tính gây độc tế bào 1.1.4.2 Hoạt tính chống sốt rét 1.1.4.3 Hoạt tính kháng khuẩn 1.1.4.4 Hoạt tính kháng nấm 1.1.4.5 Hoạt tính kháng viêm 1.1.4.6 Hoạt tính kháng virus 1.2 Giới thiệu hoạt tính IDO hoạt tính ức chế hình thành phát triển khối u thạch mềm 1.2.1 Hoạt tính ức chế IDO (indoleamine-2,3-dioxygenase) 1.2.2 Hoạt tính ức chế khối u thạch mềm CHƯƠNG II ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng nghiên cứu Đối tượng luận án hợp chất ketone α,β-không no phân lập từ thiên nhiên chuyển hóa chúng thành dẫn xuất khác hợp chất ketone α,β-không no tổng hợp với cấu trúc khung chalcone xuất phổ biến thiên nhiên 2.2 Phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu đề tài luận án gồm phần chính: Các phương pháp tổng hợp chất phương pháp nghiên cứu hoạt tính sinh học 2.3 Hóa chất, thiết bị nghiên cứu 2.3.1 Hóa chất, dung mơi 2.3.2 Thiết bị dùng cho nghiên cứu 2.4 Phương pháp đánh giá hoạt tính gây độc tế bào 2.4.1 Phương pháp thử khả gây độc tế bào (cytotoxicity) 4.4.2 Phương pháp ức chế hình thành khối u chiều thạch mềm 2.5 Phương pháp đánh giá hoạt tính IDO in vitro CHƯƠNG III: THỰC NGHIỆM 3.1 Tổng hợp dẫn xuất zerumbone 3.1.1 Tổng hợp tổ hợp (112-114) azazerumbone azazerumbone oxide với AZT 3.1.2 Tổng hợp tổ hợp azazerumbone azazerumbone oxide với artemisinin (116-118) 3.1.3 Tổng hợp tổ hợp azazerumbone azazerumbone oxide với PBr (121-122) 3.1.4 Tổng hợp azazerumbone acetic acid (124) 3.2 Tổng hợp chalcone chứa nucleobase dẫn xuất có nguồn gốc thiên nhiên 3.2.1 Tổng hợp chalcone chứa vòng thymine (148-158) 3.2.2 Tổng hợp chalcone chứa vòng uracil (159-168) 3.2.3 Tổng hợp chalcone chứa vòng 5-fluorouracil (171-179) 3.3 Tổng hợp ketone α,β-không no khác 3.3.1 Tổng hợp ketone α,β-không no chứa nhóm imidazole (196-202) 3.3.2 Tổng hợp ketone α,β-khơng no chứa nhóm acetamide (205-211) 3.3.3 Tổng hợp ketone α,β-khơng no chứa nhóm methoxymethyl (216-230) 3.3.4 Tổng hợp số chalcone chứa nhóm 4-isopropyl khác (233-235 237) 3.4 Nghiên cứu hoạt tính gây độc tế bào ketone α,β-không no tổng hợp Các mẫu pha với nồng độ mg/mL DMSO, tùy theo khoảng giới hạn nồng độ nghiên cứu mà mẫu pha loãng thành dung dịch có nồng độ thử nghiệm ban đầu khác 3.5 Nghiên cứu hoạt tính ức chế khối u thạch mềm số ketone α,β-không no tổng hợp Các mẫu pha với nồng độ μg/mL nồng độ sử dụng cho việc đánh giá hoạt tính ức chế với hình thành phát triển khối u Hep-G2 thạch mềm mô tả chương II 3.6 Nghiên cứu hoạt tính IDO CHƯƠNG IV KẾT QUẢ THẢO LUẬN 4.1 Tổng hợp số dẫn xuất ketone α,β-khơng no có cấu trúc tương tự thiên nhiên 4.1.1 Tổng hợp dẫn xuất zerumbone Trước hết dẫn xuất oxime zerumbone tổng hợp, sau thực phản ứng chuyển vị Beckmann để tạo thành azazerumbone 102 103 với hiệu suất 13,3% 40% Tương tự vậy, azazerumbone oxide 107, 108 tổng hợp thành công từ zerumbone oxide 104 với hiệu suất tương ứng 9,9% 39,1% Cấu trúc hợp chất 102, 103, 107 108 minh chứng phổ 1D 2D-NMR HRMS 4.1.1.1 Tổ hợp azazerumbone với AZT Trước hết azazerumbone 102, 103 azazrumbone oxide 108 tạo dẫn xuất với propargyl theo phản ứng sau: Các dẫn xuất 109, 110 111 tổ hợp với thuốc AZT thơng qua phản ứng Click đóng vòng triazole để thu phẩm đích 112, 113, 114 Ví dụ liệu phổ hợp chất 112: 1H-NMR, H (ppm): 5,26 (1H; t; J = 5,0 Hz, H-4), 2,31 (2H; m, H-5), 2,23 (2H; m, H-6), 5,10 (1H; t; J = 5,75 Hz, H-8), 2,06 (2H; d; J = 6,0 Hz, H-9), 4,94 (1H; d; J = 15 Hz, H-11), 6,44 (1H; d; J = 15 Hz, H-12), 1,78 (3H; s, H-13), 1,53 (3H; s, H-14), 0,99 (3H; s, H-15, H16), 4,77 (2H; s, H-17), 8,04 (1H; s, H-5’), 6,40 (1H; t; J = 6,5 Hz, H-1’’), 2,62 (1H; m, H-2’’), 2,69 (1H; m, H2’’), 5,34 (1H; m, H-3’’), 4,17 (1H; m, H4’’), 3,59 (1H; m, H-5’’) 3,68 (1H; m, H-5’’), 11,3 (1H; s, N-H-3’’’), 7,80 (1H; s, H-6’’’), 1,80 (3H; s, H-7’’’) 13C-NMR, C (ppm): 171,3 (C-2), 129,0 (C-3), 136,1 (C4), 24,5 (C-5), 38,4 (C-6), 133,6 (C-7), 124,7 (C-8), 37,9 (C-9), 34,8 (C10), 119,2 (C-11), 129,1 (C-12), 13,6 (C-13), 14,9 (C-14), 30,0 (C-15), 30,0 (C-16), 38,3 (C-17), 143,6 (C-4ꞌ), 122,8 (C-5ꞌ), 83,9 (C-1ꞌꞌ), 37,1 (C-2ꞌꞌ), 59,0 (C-3ꞌꞌ), 84,4 (C-4ꞌꞌ), 60,7 (C-5ꞌꞌ), 150,4 (C-2ꞌꞌꞌ), 163,7 (C4ꞌꞌꞌ), 109,6 (C-5ꞌꞌꞌ), 136,2 (C-6ꞌꞌꞌ), 12,2 (C-7ꞌꞌꞌ) ESI+/TOF-MS phát [M+H]+ 539,29783, tính tốn C28H38N6O5 4.1.1.2 Tổ hợp azazerumbone với dihydroartemisinin Các tổ hợp 116, 117 118 azazerumbone 103, 102 azazerumbone oxide 108 với dihydroartemisinin tổng hợp thành cơng với hiệu suất trung bình Sơ đồ phản ứng sau: Dữ liệu phổ hợp chất 116: 1H-NMR, H (ppm): 5,83 (1H; d; J = 15,5 Hz, H-3), 6,15 (1H; d; J = 15,5 Hz, H-4), 2,18 (1H; m, H-6), 4,96 (1H; t; J = 5,5 Hz, H-7), 2,18 (2H; m, H-9), 2,18 (2H; m, H10) , 5,02 (1H; t; J = Hz, H11), 1,80 (3H; s, H-13), 1,57 (3H; s, H-14), 1,04 (3H; s, H-15), 1,06 (3H; s, H16), 2,18 (1H; m, H-17), 2,36 (1H; m, H17), 3,69 (1H; s; broad, H-18), 3,34 (1H; m, H18), 1,99 (2H; m, H-4’), 1,34 (1H; m, H-5’), 1,83 (1H; m, H-5’), 1,15 (1H; m, H-5a’), 1,34 (1H; m, H-6’), 1,53 (1H; m, H-7’), 0,87 (1H; m, H-7’) , 1,72 (1H; m, H-8’), 1,53 (1H; m, H-8’), 1,34 (1H; m, H-8a’), 2,36 (1H; m, H-9’), 4,64 (1H; d; J = 3,5 Hz, H-10’), 5,28 (s, H-12’), 0,81 (3H; d; J = 7,5 Hz, H-13’), 0,91 (3H; d; J = 6,5 Hz, H-14’), 1,28 (3H; s, H15’) 13C-NMR, C (ppm):165,5 (C-2), 123,3 (C-3), 147,1 (C-4), 36,0 (C-5), 38,1 (C-6), 124,5 (C-7), 133,7 (C-8), 39,0 (C-9), 25,1 (C-10), 131,9 (C-11), 133,4 (C-12), 14,6 (C-13), 15,0 (C-14), 36,0 (C-17), 65,0 (C-18), 103,2 (C3’), 36,0 (C-4’), 24,3 (C-5’), 52,0 (C-5a’), 36,6 (C-6’), 34,2 (C-7’), 23,7 (C-8’), 43,8 (C-8a’), 30,4 (C-9’), 100,8 (C-10’), 87,0 (C-12’), 80,4 (C12a’), 12,7 (C-13’), 20,2 (C-14’), 25,6 (C-15’) 4.1.1.3 Tổ hợp azazerumbone 103 azazerumbone oxide 108 với PBr 4.1.1.4 Tổ hợp aza zerumbone với acetic acid Dữ liệu phổ hợp chất 124: 1H-NMR (DMSO, 500MHz): H 1,06 (3H; s; H-15), 1,06 (3H; s; H-16), 1,57 (3H; s; H-14), 1,77 (3H; s; H-13), 2,19 (6H; m; H-6; H-9; H-10), 3,94 (2H; s; H-17), 5,01 (1H; t; J=6 Hz; H-7), 5,10 (1H; t; J=7 Hz; H-11), 5,87 (1H; d; J=15,5 Hz; H-3), 6,18 (1H; d; J=15,5 Hz; H-4) 13C-NMR (DMSO, 125MHz): C 14,8 (C14), 14,9 (C-13), 25,0 (C-10), 28,5 (C15, C-16), 36,1 (C-5), 38,9 (C-6), 39,0 (C-9), 46,2 (C-17), 122,3 (C-3), 124,5 (C-7), 131,4 (C-11), 133,7 (C-12), 134,4 (C-8), 147,8 (C-4), 165,7 (C-2), 170,4 (C-18) HRMS [M+H]+ = 292,1899 tương ứng công thức phân tử C17H25NO3 Như vậy, từ chất đầu zerumbone, 14 dẫn xuất zerumbone tổng hợp thành công với hiệu suất tốt xác định cấu trúc phương pháp phổ đại 4.1.2 Tổng hợp số chalcone chứa thymine, uracil dẫn xuất 5fluorouracil 4.1.2.1 Tổng hợp hợp chất trung gian ketone chứa nhóm thymine, uracil aldehyde chứa dẫn xuất piperazine Các hợp chất trung gian ketone 127 128 chứa thymine uracil tổng hợp từ 2ꞌ-hydroxyacetophenone 125 theo sơ đồ: Tác nhân điều kiện: (i) paraformaldehyde, HCl đặc, 35oC, giờ, 75%; (ii) Uracil, K2CO3, DMF, vi sóng, 20p, 56%; (iii) Thymine, K2CO3, DMF, Vi sóng, 20 phút, 58% Các hợp phần aldehyde chuẩn bị để tham gia phản ứng ngưng tụ Claisen-Schmidt gồm: 3-methoxybenzaldehyde (129), 4methoxybenzaldehyde (130), 2-methoxybenzaldehyde (131), 3,4,5trimethoxybenzaldehyde (132), tolualdehyde (133), 4-isopropylbenzaldehyde (134), 3-hydroxybenzaldehyde (135), 4-hydroxybenzaldehyde (136), 2-hydroxybenzaldehyde (137), 4-chlorobenzaldehyde (138), 4-fluorobenzaldehyde (139), 4-bromobenzaldehyde (140), vaniline (141), isovaniline (142) số dẫn xuất khác tổng hợp từ 4-methoxybenzaldehyde gồm 3-(N-methylpiperazinyl1)methyl-4-methoxybenzaldehyde (143), 3-(N-ethylpiperazinyl1)methyl-4-methoxybenzaldehyde (144), 3-(N-phenyl- piperazinyl1)methyl-4-methoxybenzaldehyde (145), 3-thyminylmethyl-4-methoxybenzaldehyde (146), 3-uracilylmethyl-4-methoxybenzaldehyde (147) Đối với tổ hợp 2ꞌ-hydroxychalcone thymine, aldehyde sử dụng gồm 129, 130, 132-136, 141, 143-145 chất 143-145 tổng hợp từ p-anisaldehyde 130 theo sơ đồ sau: Tác nhân điều kiện: (i) KOH, EtOH, nhiệt độ phòng, 24h, 46-67%, (ii) KOH, EtOH, 40oC, 12 h, 73-78%, (iii): PTSA, MeOH, nhiệt độ phòng, h, 45-49% 4.1.2.3 Tổng hợp số chalcone chứa dẫn xuất 5-fluorouracil + Các hợp phần ketone chứa 5-FU tổng hợp theo sơ đồ sau: Tác nhân điều kiện: (i) paraformaldehyde, HCl đặc, 35 oC, 8h, 75%; (ii) 5fluorouracil, K2CO3, DMF, nhiệt độ phòng, 3h, 37% 21% + Các aldehyde 146, 147 chuẩn bị từ p-anisaldehyde (130): Tác nhân điều kiện: (i) HCHO 37%, ZnCl2, HCl đặc, 50oC, 0,5 h, hồi lưu 85%; (ii) uracil thymine, K2CO3, DMF, MW 10 phút Bước cuối tổng hợp dãy chalcone chứa 5fluorouracil ngưng tụ Claisen-Schmidt 5-(5-fluorouracil)methyl11 acetophenone (169) với aldehyde để tạo thành chalcone đích với hiệu suất từ 37-51% Tác nhân điều kiện: (i) KOH, DMF, 40oC, 37–51% Dãy thứ hai tổ hợp 5-fluorouracil với chalcone thuộc dãy 2ꞌ,4ꞌ-dihydroxychalcone thông qua cầu liên kết 1-ethylen-4methylen-1,2,3-triazole tổng hợp phản ứng đóng vòng triazole nhóm azido (-N3) chalcone nhóm alkyne-1 5-fluorouracil theo sơ đồ sau Tác nhân điều kiện: (i) 1,2-dibromoethane, MeCN, K2CO3, 40 oC, 12 giờ, 63%; (ii) NaN3, DMSO, giờ, nhiệt độ phòng 90%; (iii) KOH, MeOH, nhiệt độ phòng, 87-93%; (iv) CuI, DMSO, 24 65-70% Cấu trúc chalcone chứa nhóm 5-fluorouracil xác định phương pháp phổ NMR HRMS 12 Dữ liệu phổ NMR 191: 1H-NMR (DMSO-d6, 500 MHz, ppm) δ 13.40 (s, 1H, 2'-OH), 8.31 (d, J = 6.0 Hz, 1H, H-6'''), 8.22 (s, 1H, H-5''), 8.19 (d, J = 8.5 Hz, H-6'), 8.14 (d, J = 15.5 Hz, 1H, H-α), 7.99 (d, J = 8.5 Hz, 1H, H-6), 7.93 (d, J = 15.5 Hz, 1H, H-β), 7.46 (t, J = 8.5 Hz, 1H, H-4), 7.11 (d, J = 8.5 Hz, 1H, H-3), 7.03 (t, J = 8.5 Hz, 1H, H-5), 6.52 (m, 2H, H-3', H-5'), 5.01 (s, 2H, 4''-CH2-), 4.78 (t, J = 5.0 Hz, 2H, 4'-OCH2-), 4.54 (d, J = Hz, 2H, 3'''-CH2=), 4.51 (t, J = 5.0 Hz, 2H, 4'-OCH2-CH2-), 3.90 (s, 3H, 2-OCH3), 3.14 (s, broad, 1H, 3'''-CH2C≡CH) 13C-NMR (DMSO-d6, 125 MHz, ppm) δ 192.0 (C=O), 165.5 (C-2'), 164.3 (C-4'), 158.4 (C-2), 155.9 (C-4'''), 148.8 (C-2'''), 141.8 (C4''), 139.9 (C-β), 138.4 (C-5'''), 132.6 (C-1, C-6'), 129.2 (C-6'''), 128.6 (C-4), 124.4 (C-5''), 122.8 (C-6), 120.7 (C-5, C-α), 114.3 (C-1'), 111.8 (C-3), 107.6 (C-5'), 101.7 (C-3'), 79.1 (3'''-CH2-C≡CH), 73.4 (3'''-CH2C≡CH), 66.5 (4'-OCH2-CH2-), 55.8 (2-OCH3), 48.9 (4'-OCH2-), 43.8 (4''-CH2-), 30.7 (3'''-CH2=) 4.2 Tổng hợp dẫn xuất ketone α,β-không no khác 4.2.1 Tổng hợp dẫn xuất ketone α,β-khơng no có chứa imidazole Một số 2ꞌ-hydroxychalcone có chứa vòng imidazole tổng hợp theo sơ đồ sau: Tác nhân điều kiện: (i): Imidazole, K2CO3, DMF, vi sóng, 20 phút, 59% (ii) KOH, EtOH, nhiệt độ phòng, 24 h, 39-63% Các phản ứng tạo chalcone chứa imidazole đạt hiệu suất trung bình, sản phẩm thu có màu vàng đặc trưng chalcone Cấu trúc chất trung gian 195 chalcone 196-202 khẳng định phổ NMR HRMS 4.2.2 Tổng hợp dẫn ketone α,β-khơng no có chứa nhóm phenylacetamide Tiếp theo tổng hợp 2ꞌ-hydroxychalcone với phần cấu trúc giống 4-hydroxyphenylacetamide vòng A 13 Sơ đồ tổng hợp chalcone chứa chất sau: Tác nhân điều kiện (i): parafromaldehyde, HCl đặc, 35oC, 8h, 60%; (ii): KCN/benzene, H2O, 50oC, h, 63%, (iii): HCl,50oC, 50.7%, (iv): KOH, EtOH, nhiệt độ phòng., hiệu suất 32 – 65% Cấu trúc sản phẩm trung gian 203, 204 chất chất đích 205-211 xác định phổ NMR MS 4.2.3 Tổng hợp dẫn xuất ketone α,β-khơng no có chứa nhóm methoxymethyl Hai dãy chalcone tổng hợp nghiên cứu hoạt tính sinh học có cấu trúc xuất phát từ chalcone mẹ 2ꞌhydroxychalcone 4ꞌ-hydroxychalcone Trong tổng hợp chất này, 2ꞌ-hydroxyacetophenone 4ꞌ-hydroxyacetophenone sử dụng làm chất đầu, qui trình tổng hợp gồm bước với phản ứng bản, quen thuộc khác gồm Chloromethyl hóa, tổng hợp Williamson Claisen-Schmidt sau: 14 Tác nhân điều kiện: (i) paraformaldehyde, HCl đặc, 35oC, 8h; (ii) CH3ONa/MeOH; (iii) KOH, EtOH, nhiệt độ phòng Theo sơ đồ 15 chalcone tổng hợp thành công với hiệu suất tốt, chất trung gian 212, 215 sản phẩm đích xác định cấu trúc cách rõ ràng phổ NMR dãy chọn đại diện để xác định cấu trúc xác nhờ trợ giúp phổ chiều HSQC HMBC Danh mục chalcone chứa nhóm methylmethoxy: 4.2.4 Tổng hợp số chalcone chứa nhóm 4-isopropyl khác Sơ đồ tổng hợp đưa sau: 15 4.3 Kết nghiên cứu hoạt tính sinh học hợp chất ketone α,β-không no tổng hợp 4.3.1 Hoạt tính gây độc tế bào dẫn xuất zerumbone Bảng 1: Hoạt tính gây độc tế bào dẫn xuất zerumbone Giá trị IC50 (g/mL) Dòng tế bào TT KH mẫu Hep-G2 LU-1 RD FL Vero 0,24 0,32 0,14 0,21 2,23 Ellipticine Zerumbone 1,95 3,64 1,37 2,89 7,43 102 17,82 103 23,7 112 21,16 113 116 0,82 3,81 0,69 0,2 10,02 0,86 2,82 0,67 0,9 9,56 117 1,96 12,46 1,9 4,07 118 3,94 2,7 5,61 121 10 11,78 10,23 122 Trong số 10 dẫn xuất zerumbone đánh giá hoạt tính gây độc tế bào với zerumbone có tới dẫn xuất có hoạt tính gây độc với dòng tế bào thử nghiệm Trong đáng ý dẫn xuất tạo thành tổ hợp azazerumbone, azazerumbone oxide với dihydroxyartemisinin (DHA) thể hoạt tính gây độc tế bào trực tiếp ấn tượng lên dòng tế bào ung thư người gồm: Hep-G2, RD, FL với IC50 1μg/mL LU-1 với IC50< μg/mL Đặc biệt tổ hợp 116 có khả gây độc dòng tế bào ung thư cổ tử cung FL ngang với chất đối chứng dương ellipticine (IC50 = 0,2 μg/mL) Đối với tế bào lành VERO dẫn xuất zerumbone thể hoạt tính gây độc thấp hẳn so với tế bào ung thư 3.3.2 Hoạt tính gây độc tế bào chalcone chứa nucleoside 3.3.2.1 Hoạt tính gây độc tế bào in vitro chalcone chứa thymine uracil 16 Bảng 2: Hoạt tính gây độc tế bào chalcone chứa thymine uracil Giá trị IC50 (g/mL) Dòng tế bào TT KH mẫu MCF-7 SK-LU-1 SW480 Hep-G2 P388 4.78 5.27 5.25 11.43 4.35 148 15.20 15.67 16.90 15.96 14.28 149 11.23 12.18 12.10 16.00 12.15 150 7.11 55.32 24.95 24.00 24.39 151 4.42 4.81 5.27 3.67 4.11 152 >100 >100 >100 >100 >100 153 25.10 28.53 32.12 19.75 22.95 154 20.55 25.58 23.49 23.86 21.80 155 5.22 6.30 7.83 6.83 4.93 156 10 6.03 6.29 5.49 9.69 7.45 157 11 >100 >100 >100 >100 >100 158 12 10.16 6.03 11.08 5.62 5.71 159 13 66.54 77.00 88.85 98.57 84.07 160 14 18.06 28.62 28.51 19.40 24.26 161 15 9.85 5.47 9.87 5.37 5.97 162 16 23.28 14.71 22.18 14.12 13.41 163 17 11.87 19.73 17.71 12.56 17.76 164 18 13.30 22.51 24.55 19.31 23.21 165 19 15.52 15.05 12.83 15.44 11.77 166 20 11.04 19.42 12.58 15.54 13.27 167 21 5.00 5.24 6.17 5.27 4.79 168 Ellipticine 0.46 0.42 0.46 0.44 0.39 Trong dãy chalcone chứa thymine (148-155) hợp chất 148, 152 thể hoạt tính tốt hợp chất 152 có hoạt tính chống lại dòng tế bào ung thư MCF-7, LU-1, SW480, Hep-G2 P338 tốt với giá trị IC50 4.42, 4.81, 5.27, 3.67 4.11μg/mL Trong dãy chalcone chứa uracil (159-168), hợp chất 159, 162 168 có khả ức chế dòng tế bào dường có mặt nhóm cho electron –OCH3, isopropyl nhóm bazơ 3-(N-phenylpiperazinyl-1)-methyl C-4 C-3 chalcone có lợi cho hoạt tính gây độc tế bào, hoạt chất thể hoạt tính dòng tế bào với giá trị IC50 khoảng từ 4,19-10,16 17 μg/mL, đặc biệt hợp chất 168 thể khả ức chế tốt tế bào MCF-7, LU-1, SW480, Hep-G2 P338 với giá trị IC50 5,00; 5,24; 6,17; 5,37 4,79 μg/mL 3.3.2.2 Hoạt tính gây độc tế bào chalcone chứa 5-fluorouracil Bảng 3: Hoạt tính gây độc tế bào tổ hợp chalcone với 5fluorouracil STT 10 11 12 13 14 15 16 IC50 (μg/mL) Hợp chất Hep-G2 10.58 171 6.99 172 14.85 173 >20 174 >20 175 4.68 176 4.69 177 >20 178 8.77 179 3.08 189 9.38 190 3.05 191 3.78 192 1.48 193 5-Fluorouracil 4.74 Ellipticine 0.46 RD >20 18.65 16.84 >20 >20 10.84 >20 >20 19.53 8.82 >20 13.64 >20 10.95 >20 0.42 LU-1 >20 >20 >20 >20 >20 11.87 14.57 >20 >20 5.98 19.69 >20 14.72 3.64 0.49 0.46 FL Vero-B4 17.41 >20 18.28 >20 14.35 18.89 >20 >20 >20 >20 8.17 15.04 >20 >20 >20 >20 19.21 >20 5.47 6.96 >20 19.95 >20 >20 19.12 >20 7.02 10.75 >20 3.33 0.44 0.39 Kết cho thấy tất chalcone chứa 5fluorouracil tổng hợp có khả gây độc tế bào dòng tế bào ung thư Hep-G2, RD, LU-1 FL Sự có mặt nhóm cho electron methoxy vị trí C-1, C-2 C-3 chalcone 172-176 ảnh hưởng đến hoạt tính gây độc tế bào, có mặt đồng thời nhóm C-2, C-3 C-4 chalcone 174 dẫn đến hoạt tính Kết tương tự quan sát thấy chalcone 176 178 với nhóm methyl (-CH3) C-4 nhóm 4-methyoxy-3-uracilylmethyl, đặc biệt nhóm đẩy electron cồng kềnh isopropyl C-4 cải thiện đáng kể hoạt tính gây độc chalcone dòng tế bào thử nghiệm với giá trị IC50 khoảng 4,6811,87 μg/mL hoạt tính gây độc tế bào dòng tế bào HepG2 mạnh chất đầu 5-fluorouracil 18 Tất chalcone dãy 189-193 thể hoạt tính ức chế dòng tế bào Hep-G2 mạnh dãy 172-179 chất đầu 5fluorouracil (trừ 190) với giá trị IC50 khoảng 1,48-3,78 μg/mL, đặc biệt hợp chất 193 thể hoạt tính mạnh với giá trị IC50 1,48 μg/mL Cuối cùng, hoạt tính gây độc chalcone dãy với tế bào lành Vero đánh giá, chalcone 172, 171, 177 179 dãy 172-179 chalcone 191, 192 dãy chalcone 189193 không độc với tế bào điều kiện thử nghiệm hoạt tính gây độc trực tiếp chalcone lại lên tế bào thấp so với 5-fluorouracil tiêu chí tổng hợp dẫn xuất 5-fluorouracil có hoạt tính làm giảm độ độc có kết khả quan ban đầu 4.3.3 Kết nghiên cứu hoạt tính gây độc tế bào chalcone chứa nhóm acetamide Bảng 4: Hoạt tính gây độc tế bào chalcone chứa nhóm acetamide STT IC50 (μg/mL Hợp chất Hep-G2 >5 >5 >5 >20 >5 >5 >5 RD 18.65 >20 10.84 1,23 >20 4,33 16.84 LU-1 >5 >5 >5 >5 >5 >5 >5 205 206 207 208 209 210 211 3-methoxy-2ꞌ8 4,32 1,77 >5 hydroxychalcone Ellipticine 0,28 0,22 0,36 Kết bảng cho thấy tất chalcone chứa nhóm acetamide khơng thể hoạt tính gây độc tế bào trừ chalcone chứa nhóm hydroxyl isopropyl C-2 C-4 thể hoạt tính gây độc với dòng tế bào ung thư RD với giá trị IC50 1,23 4,33 μg/mL 4.3.4 Kết nghiên cứu hoạt tính gây độc tế bào chalcone chứa nhóm methoxymethyl vòng A Kết cho thấy tất chalcone thuộc dãy 3ꞌ-methoxymethyl4ꞌ-hydroxychalcone thể hoạt tính gây độc dòng tế bào 19 ung thư gan màng tim mức độ trung bình yếu, dãy chalcone 227 chứa nhóm isopropyl vị trí C-4 thể hoạt tính mạnh với dòng tế bào RD (IC50 = 5,74 μg/mL) chalcone chứa đồng thời nhóm cho điện tử -OCH3 vị trí C-3, C-4 C5 thể hoạt tính gây độc tế bào mạnh với dòng Hep-G2 (hoạt chất 226 có IC50 = 6,71 μg/mL) Bảng 5: Hoạt tính gây độc tế bào chalcone chứa nhóm methoxymethyl IC50 (μM) STT Hợp chất 216 217 218 219 220 221 222 223 Ellipticine HepG2 15.82 >20 19.30 8.78 >20 15.65 16.55 >20 1.87 IC50 (μM) STT Hợp chất 224 225 226 227 228 229 230 HepG2 18.46 17.86 6.71 13.72 10.48 13.69 7.16 19.57 16.27 9.61 5.74 7.43 19.12 11.08 Ellipticine 1.87 1.70 RD 14.81 >20 >20 10.01 18.56 14.81 18.53 >20 1.70 10 11 12 13 14 15 16 RD 216-223: 5ꞌ-methoxymethyl-2ꞌ-hydroxychalcone 224-230: 3ꞌ-methoxymethyl-4ꞌ-hydroxychacone 4.3.5 Nghiên cứu ảnh hưởng hợp phần ketone đến hoạt tính gây độc tế bào chalcone Nghiên cứu hoạt tính gây độc tế bào chalcone cho thấy chalcone có chứa nhóm isopropyl vị trí C-4 vòng B (hợp phần aldehyde) thường có hoạt tính tốt chalcone khác, ảnh hưởng hợp phần ketone ghép với aldehyde để tạo chalcone tương ứng đến hoạt tính gây độc tế bào chúng khảo sát cho kết ban đầu Các chalcone 233-237 tổng hợp đánh giá hoạt tính gây độc tế bào dòng tế bào ung thư gan Hep-G2 màng tim RD Bảng 5: Sự phụ thuộc hoạt tính gây độc tế bào vào hợp phần ketone IC50 (μM) STT Hợp chất Hep-G2 RD 16.13 14.65 233 >20 >20 234 >20 >20 235 20 11.65 14.85 236 6.30 4.96 237 Ellipticine 1.87 1.71 Kết cho thấy 4-isopropyl-2ꞌ,4ꞌ-hydroxychalcone 233, 4isopropyl-4ꞌ-hydroxychalcone 236 dẫn xuất 4-isopropyl-3ꞌpiperidinylmethyl-4ꞌ-hydroxychalcone 237 thể hoạt tính gây độc tế bào với dòng Hep-G2 với giá trị IC50 16,13; 11,65 6,30 μM dẫn chất thể hoạt tính gây độc lên dòng RD với giá trị IC50 tương ứng 14,65; 14,85 4,69 μM Ngoài ra, chalcone tạo thành từ hợp phần ketone gồm 2,5dihydroxyacetophenone 235, 4-methoxy-2-hydroxyacetophenone 234 khơng thể hoạt tính Hợp chất 237, Mannich base chứa piperidin thể hoạt tính mạnh với dòng với giá trị IC50 tương ứng 6,30 4,96 μM 4.3.5 Nghiên cứu hoạt tính Indoleamine-2,3-dioxygenase (IDO) Kết thử nghiệm hoạt tính IDO 5ꞌ-imidazolylmethyl-2ꞌhydroxychalcone đưa hình sau: Kết đánh giá hoạt tính IDO hợp phần imidazole đóng vai trò định hoạt tính IDO chalcone này, điều khẳng định chalcone khác có kiểu khung hợp phần imidazole thay benzotriazole, murayafoline A hoạt tính IDO khơng Ngồi ra, hợp phần aldehyde có ảnh hưởng đến hoạt tính chalcone này, aldehyde có chứa nhóm methoxy C-3, nhóm methyl vị trí C-4 nhóm isopropyl C4 (196, 199 198) tạo thành chalcone nêu thể hoạt tính tốt aldehyde có nhóm methoxy vị trí C-4 (197, 201-202) dẫn xuất cụ thể chalcone tạo thành từ ptolualdehyde 199 thể hoạt tính mạnh với giá trị IC50 = 13,50 21 μM chalcone chứa imidazole tạo thành từ p-anisaldehyde 197 thể hoạt tính yếu với IC50 = 31,60 μM Kết đánh giá hoạt tính IDO cho thấy khác biệt với hoạt tính gây độc tế bào tất dãy chalcone hoạt tính chalcone với hợp phần aldehyde p-tolualdehyde ln chalcone có hoạt tính gây độc tế bào yếu Sự đóng góp hợp phần imidazole vào hoạt tính IDO có ý nghĩa quan trọng, xem định hướng tốt cho nhiệm vụ thiết kế tổ hợp khác có hoạt tính IDO mà phân tử có chứa hợp phần imidazole 4.3.6 Nghiên cứu khả ức chế hình thành phát triển khối u Hep-G2 thạch mềm Sau có kết nghiên cứu hoạt tính gây độc tế bào, số chất bao gồm 152, 162, 226, 219 237 lựa chọn cho thử nghiệm hoạt tính ức chế khối u thạch mềm Kết thử nghiệm bảng Bảng 6: Kết đánh giá hoạt tính ức chế hình thành khối u thạch mềm số chalcone Kích thước trung bình Nồng độ Mật độ hình khối u mẫu thử thành khối u Kí hiệu mẫu % giảm so cao Đường giảm so với với đối kính (µm) đối chứng (%) (g/ml) chứng 0 DMSO 1% 28,481,58 152 57,63 12,070,48 47,460,96 226 48,88 14,561,79 54,241,5 219 12,221,13 57,08 59,321,41 237 18,822,55 33,91 54,241,71 162 11,871,41 58,32 50,852,22 a c b 22 d e f Hình 1: Hình ảnh khối u thạch mềm mẫu đối chứng (a), mẫu 152 (b), mẫu 226 (c), 219 (d), 237 (e) 162 (f) Như vậy, hầu hết chalcone thử nghiệm thể hoạt tính ức chế hình thành phát triển khối u thạch mềm rõ rệt, mẫu đối chứng (DMSO) khối u phát triển mạnh, mật độ khối u dày, bề mặt thô giáp mẫu xử lý với chalcone 152 (b), 162 (f), 226 (c) 219 (d) có bề mặt nhẵn nhiều mật độ khối u đường kính trung bình khối u giảm rõ rệt Tính tốn phần mềm chun dụng cho thấy dẫn xuất 4-isopropyl-5ꞌmethoxymethyl-2ꞌ-hydroxychalcone có tác dụng làm giảm mật độ hình thành khơi u lớn (59,32 ± 1,5 %) giảm dần theo thứ tự chalcone 219>226=237>162>152 (bảng 4.32) Tuy nhiên, kích thước khối u lại giảm theo thứ tự 162 > 152 > 219 > 226 > 237 so với lô chứng, điều chứng tỏ chalcone chứa nucleobase có khả ngăn chặn hình thành khối u so với chalcone khác nhờ sư tương thích sinh học tốt chalcone khác nên chalcone xâm nhập tốt qua màng tế bào Hep-G2 chalcone lại ức chế tốt phát triển khối u so với chalcone lại V KẾT LUẬN Từ zerumbone điều chế 14 chất chất trung gian chìa khóa 102, 103, 107 108 tổng hợp thành công từ phản ứng chuyển vị Beckmann dẫn xuất zerumbone oxime (100, 101) dẫn xuất zerumbone oxide oxime (105, 106) Từ chất trung gian này, phản ứng N-alkyl hóa, phản ứng Click tổng hợp tổ hợp với chất khác AZT, dihydroartemisinin, PBr acetic acid: chất 112-114, 116118 120-122 Từ nucleoside gồm thymine, uracil dẫn xuất uracil 5fluorouracil tổng hợp 35 chalcone gồm: 11 chalcone 23 148-158 chứa thymine, 10 chalcone 159-168 chứa uracil, chalcone chứa 5-fluorouracil kiểu 171-179 chalcone chứa hợp phần 5-fluorouracil 189-193 thông qua liên kết 1,2,3 triazole Đã tổng hợp dẫn xuất 2ꞌ-hydroxychalcone 196-202 chứa hợp phần imidazole; dẫn xuất 2ꞌ-hydroxychalcone chứa nhóm acetamide 205-211; 15 dẫn xuất 2ꞌ-hydroxychalcone 4ꞌ-hydroxychalcone chứa nhóm methoxymethyl vòng A dẫn xuất 4-isopropylchalcone 233-237 có chứa hợp phần ketone khác Tất sản phẩm đích sản phẩm trung gian trình tổng hợp xác định cấu trúc xác phương pháp phổ 1H-NMR, 13C-NMR, HSQC, HMBC, HRMS MS Đã đánh giá hoạt tính gây độc tế bào chất đích tổng hợp dòng tế bào ung thư người khác Hep-G2, RD, LU-1, FL, MCF-7, SW480, P388 số với tế bào lành VERO-B4; thảo luận sơ tương quan cấu trúc hoạt tính chất Đã đánh giá khả ức chế hình thành phát triển khối u số chalcone điển hình chứa thymine 152, uracil 162 methoxymethylchalcone 219, 226 237 Kết cho thấy chalcone 219 có khả ức chế hình thành khối u tới 59,32% chalcone chứa nucleobase 152 162 có khả ngăn chặn phát triển khối u hiệu với kích thước trung bình khối u giảm tới 57,63% (152) 58,32% (162) so với lô đối chứng Đã sàng lọc hoạt tính ức chế enzyme IDO (idoleamine-2,3dioxygenase) chalcone tổng hợp Kết cho thấy chalcone chứa hợp phần imidazole vòng A thể hoạt tính ức chế IDO với giá trị IC50 khoảng 13,50-31,60 μM hợp chất 199 thể hoạt tính mạnh với giá trị IC50 = 13,50 μM Đây công trình cơng bố chalcone thể hoạt tính 24 CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN Synthesis and cytotoxicity evaluation of new chalcones containing acetamide group Vietnam Journal of Chemistry, Vol.51(5A) 54-60, 2013 Synthesis and antitumor activity of new chalcones containing methoxymethyl group in ring A Vietnam Journal of Chemistry, Vol.53(5e1) 147-151, 2015 Study on effect of ketone components of chalcones on their cytotoxicity Vietnam Journal of Chemistry, Vol.53(5e1) 152-156, 2015 Synthesis and anticancer activity of new 2ꞌ-hydroxychalcones containing methoxymethyl group in ring A Vietnam Journal of Chemistry, Vol 53(6e3) 94-99, 2015 New chalcones containing Nucleosides exhibiting in vitro anticancer Letters in Organic Chemistry Vol.11, No.7: 534-545, 2014 New chalcones containing 5-Fluorouracil exhibiting in vitro anticancer activity Letters in Organic Chemistry Vol 12, No 4: 251261, 2015 ... chalcone, nghiên cứu hoạt tính sinh học chalcone này, nhiều chất thể hoạt tính tốt Vì vậy, đề tài Tổng hợp nghiên cứu hoạt tính sinh học số ketone α,β-khơng no có cấu trúc tương tự thiên nhiên vừa có. .. hợp nghiên cứu hoạt tính sinh học số ketone α,βkhơng no có cấu trúc tương tự thiên nhiên trình bày số chuyển hóa zerumbone, tổng hợp số chalcone có chứa nhóm khác dựa chalcone mẹ có hoạt tính. .. methylmethoxy: 4.2.4 Tổng hợp số chalcone chứa nhóm 4-isopropyl khác Sơ đồ tổng hợp đưa sau: 15 4.3 Kết nghiên cứu hoạt tính sinh học hợp chất ketone α,β-không no tổng hợp 4.3.1 Hoạt tính gây độc tế