Tổng hợp và thử tác dụng sinh học của một số acid hydroxamic mang khung 2 oxoindolin

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI ĐỖ THỊ MAI DUNG TỔNG HỢP VÀ THỬ TÁC DỤNG SINH HỌC CỦA MỘT SỐ ACID HYDROXAMIC MANG KHUNG 2-OXOINDOLIN LUẬN ÁN TIẾN SĨ DƯỢC HỌC HÀ NỘI, NĂM 2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI ĐỖ THỊ MAI DUNG TỔNG HỢP VÀ THỬ TÁC DỤNG SINH HỌC CỦA MỘT SỐ ACID HYDROXAMIC MANG KHUNG 2-OXOINDOLIN LUẬN ÁN TIẾN SĨ DƯỢC HỌC Chuyên ngành : Hóa dược Mã số : 62720403 Người hướng dẫn khoa học: GS.TS Nguyễn Hải Nam HÀ NỘI, NĂM 2020 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu khoa học riêng Các số liệu sử dụng phân tích luận án có nguồn gốc rõ ràng Các kết chưa công bố nghiên cứu khác Nghiên cứu sinh Đỗ Thị Mai Dung LỜI CẢM ƠN Sau thời gian thực đề tài với nhiều nỗ lực cố gắng, thời điểm hoàn thành luận án lúc tơi xin phép bày tỏ lịng biết ơn chân thành với người dạy dỗ, hướng dẫn giúp đỡ suốt thời gian qua Trước hết với lịng kính trọng biết ơn sâu sắc xin bày tỏ lời cám ơn chân thành đến GS.TS Nguyễn Hải Nam - Bộ mơn Hóa Dược - trường Đại học Dược Hà Nội, người thầy trực tiếp hướng dẫn tận tình bảo tơi thời gian thực luận án Tôi xin gửi lời cảm ơn đến thầy giáo, cô giáo anh chị kỹ thuật viên Bộ mơn Hóa Dược - trường Đại học Dược Hà Nội, Khoa Hóa - Đại học Khoa học tự nhiên Hà Nội, Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam, Khoa Dược - Đại học Quốc gia Chungbuk - Hàn Quốc giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho thực luận án tiến sĩ Cuối xin gửi lời cám ơn sâu sắc đến chồng gia đình thân u ln động viên khích lệ tơi suốt q trình học tập nghiên cứu Hà Nội, ngày 20 tháng năm 2020 Nghiên cứu sinh Đỗ Thị Mai Dung MỤC LỤC ĐẶT VẤN ĐỀ Chương TỔNG QUAN 1.1 HISTON DEACETYLASE .2 1.1.1 Khái niệm 1.1.2 Phân loại .3 1.1.3 Cấu trúc enzym histon deacetylase nhóm I, II IV .4 1.2 CÁC CHẤT ỨC CHẾ HISTON DEACETYLASE .8 1.2.1 Các acid hydroxamic 12 1.2.2 Các benzamid .32 1.2.3 Các peptid vòng 33 1.2.4 Các ceton 34 1.2.5 Các acid carboxylic 34 1.2.6 Các nhóm chất khác 35 1.3 PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP VÒNG TRIAZOL 36 1.3.1 Xúc tác 37 1.3.2 Phối tử 38 1.4 PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP ACID HYDROXAMIC TỪ ESTER 39 1.5 ĐỊNH HƯỚNG THIẾT KẾ CẤU TRÚC 41 Chương NGUYÊN LIỆU, TRANG THIẾT BỊ, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 43 2.1 NGUYÊN LIỆU 43 2.2 THIẾT BỊ 43 2.3 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 44 2.3.1 Nội dung nghiên cứu 44 2.3.2 Phương pháp nghiên cứu 45 Chương KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 54 3.1 KẾT QUẢ DỰ ĐOÁN TƯƠNG TÁC, TỔNG HỢP VÀ KHẲNG ĐỊNH CẤU TRÚC CÁC CHẤT 54 3.1.1 Kết dự đoán tương tác chất với HDAC2 54 3.1.2 Tổng hợp hóa học 55 3.1.3 Kết phân tích liệu phổ 80 3.2 KẾT QUẢ THỬ TÁC DỤNG ỨC CHẾ ENZYM, ĐỘC TÍNH TẾ BÀO VÀ DỰ ĐỐN MỘT SỐ THƠNG SỐ DƯỢC ĐỘNG HỌC 107 3.2.1 Kết thử tác dụng ức chế HDAC .107 3.2.2 Kết thử tác dụng độc tính số dịng tế bào ung thư 108 3.2.3 Kết thử tác dụng độc tính tế bào thường 110 3.2.4 Kết dự đốn số thơng số dược động học .110 Chương BÀN LUẬN 111 4.1 TỔNG HỢP HOÁ HỌC VÀ KHẲNG ĐỊNH CẤU TRÚC CỦA CÁC CHẤT111 4.1.1 Tổng hợp hóa học 111 4.1.2 Khẳng định cấu trúc 115 4.2 HOẠT TÍNH SINH HỌC 125 4.2.1 Bàn luận hoạt tính sinh học dãy dẫn chất Ia-g IIa-g 125 4.2.2 Bàn luận hoạt tính sinh học dãy chất IIIa-g 129 4.2.3 Bàn luận hoạt tính sinh học dãy dẫn chất IVa-c, Va-g, VIa-g .132 4.2.4 Bàn luận hoạt tính sinh học dãy dẫn chất VIIa-g VIIIa-g .136 4.2.5 Bàn luận hoạt tính sinh học dãy dẫn chất IXa-g Xa-c 139 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 148 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT Từ viết tắt ADME: ADN: AR: Arg: BBB: Cys : C-Myc: logP: logD: CHAP CuAAC: CTCL CTPT DFT DMF: DMSO: DNMT: E2F: EGFR: ERα: Gly: Glu: HAT: HDAC: HIF-1α: HMBC: HMPT: HMT: Nghĩa từ (Từ gốc tiếng anh) Các thơng số hấp thu, phân bố, chuyển hóa, thải trừ (absorption, distribution, metabolism, and excretion) Acid deoxyribonucleic Thụ thể androgen (androgen receptor) Agrinin Hàng rào máu não (brain blood barier) Cys tein Họ gen điều chỉnh gen tiền ung thư Hệ số phân bố phụ thuộc pH Hệ số phân bố khơng phụ thuộc pH Peptid vịng chứa acid hydroxamic (Cyclo hydroxamic acid peptide) Phản ứng đóng vịng azid - alkyn có xúc tác Cu(I) (Copper(I)-catalyzed alkyne-azide cycloaddition) U lympho tế bào T da (cutaneous T cell lymphoma) Công thức phân tử Lý thuyết phiếm hàm mật độ (density functional theory) Dimethylformamid Dimethyl sulfoxid Enzym ADN methyltransferase (DNA methyltransferase) Yếu tố phiên mã tế bào nhân thật bậc cao (Eukaryotes transcription factors) Thụ thể yếu tố tăng trưởng biểu bì (epidermal growth factor receptor) Thụ thể estrogen alpha (estrogen receptor α) Glycin Acid glutamic Enzym histon acetyltransferase (histone acetyltransferase) Enzym histon deacetylase (histone deacetylase) Yếu tố cảm ứng giảm oxi máu 1- α (hypoxia-inducible factor 1- α) Gắn kết dị hạt nhân qua nhiều liên kết (Heteronuclear multiple bond coherence) Hexamethylphos phoramid Enzym histon methyl trans ferase (histone methyl transferase) HSP-90: HSQC: KLPT Ile: Ku70: Leu: Lys : MDB: MeCN: Met: MSin3: MW: N-CoR: NF-ĸB: p53: PB: PDB: Phe: Pro: TPSA: Rfx: RMSD: RUNX3: SAHA: Ser: SMRT: Smad7: TEA: Tyr: UDP: Val: VD: VEGFR: Protein sốc nhiệt - 90 (heat sock protein - 90) Tương quan lượng tử bội dị hạt nhân (Heteronuclear multiple quantum coherence) Khối lượng phân tử Isoleucin Protein chỉnh sửa Ku70 (DNA repair protein Ku70) Leucin Lys in Protein gắn methyl (methyl-binding protein) Acetonitril Methionin Protein mSin3 Khối lượng phân tử (molecular weight) Chất đồng kìm hãm thụ thể nhân (nuclear receptor corepressor) Yếu tố kappa B nhân Kháng thể chống khối u tế bào p53 (cellular tumor antigen p53) Tỷ lệ gắn kết protein (protein binding) Ngân hàng liệu protein (protein data bank) Phenynalanin Prolin Tổng diện tích bề mặt protein (total protein surface area) Hồi lưu (Reflux) Độ lệch quân bình phương (root mean square difference) Yếu tố phiên mã RUNX3 (trans cription factor RUNX3) Acid suberoylanilid hydroxamic Serin Thụ thể hóc mơn retinoid thyroid (retinoid or thyroid-hormone receptors) Protein Smad7 Triethylamin Tyrosin Enzym glucuronos yltransferase Valin Thể tích phân bố (volume of distribution) Yếu tố tăng trưởng mạch nội mô (vas cular endothelial growth factor) DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1: Danh mục hóa chất sử dụng luận án 43 Bảng 2.2: Bảng tỷ lệ thành phần dung dịch để định lượng tác dụng ức chế HDAC2 51 Bảng 3.1: Bảng tổng kết lượng liên kết dự đoán cấu trúc thiết kế với HDAC2 54 Bảng 3.2: Dữ liệu phổ 2D NMR HM BC HSQC dẫn chất Ia 81 Bảng 3.3: Dữ liệu phổ 2D HMBC HSQC dẫn chất VIIa 96 Bảng 3.4: Dữ liệu phổ 2D HMBC HSQC dẫn chất IXa 103 Bảng 4.1: Kết thử độc tính tế bào dãy chất Ia-g IIa-g 126 Bảng 4.2: Kết thử độc tính tế bào dãy chất IIIa-g 130 Bảng 4.3: Kết thử tác dụng ức chế enzym HDAC2 độc tính tế bào dãy dẫn chất IVa-c, Va-g, VIa-g 132 Bảng 4.4: Kết dự đốn độ tan thơng số ADME Va-f VIc, VId 136 Bảng 4.5: Kết thử tác dụng ức chế enzym HDAC2 độc tính tế bào dãy dẫn chất VIIa-g, VIIIa-g 137 Bảng 4.6: Kết thử tác dụng ức chế HDAC2 độc tính tế bào dãy dẫn chất IXa-g Xa-c 139 Bảng 4.7: Kết thử tác dụng ức chế loại enzym HDAC khác Xc 140 Bảng 4.8: Kết thử tác dụng độc tính tế bào thường số chất 141 Bảng 4.9: Kết nghiên cứu docking hai chất IXg Xc với HDAC1, 2, 142 Bảng 4.10: Kết dự đốn số thơng số lý hóa thơng số dược động học chất IXg Xc 144 DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ Sơ đồ 1.1: Sơ đồ phản ứng đóng vịng click có xúc tác Cu(I) 36 Sơ đồ 1.2: Sơ đồ tổng hợp acid benzohydroxamic 40 Sơ đồ 1.3: Sơ đồ tổng hợp acid hydroxamic sử dụng cột Dowex 50 40 Sơ đồ 1.4: Sơ đồ tổng hợp acid hydroxamic từ số ester có khả phản ứng mạnh 40 Sơ đồ 1.5: Sơ đồ tổng hợp acid hydroxamic có thêm xúc tác KCN 41 Sơ đồ 1.6: Sơ đồ tổng hợp acid hydroxamic sử dụng sóng vi sóng 41 Sơ đồ 3.1 Sơ đồ tổng hợp dãy chất Ia-g 55 Sơ đồ 3.2 Sơ đồ tổng hợp dãy chất IIa-g 58 Sơ đồ 3.3 Sơ đồ tổng hợp dãy chất IIIa-g 61 Sơ đồ 3.4 Sơ đồ tổng hợp dãy chất IVa-c, Va-g, VIa-g, VIIa-g, VIIIa-g 65 Sơ đồ 3.5 Sơ đồ tổng hợp dãy chất IXa-g 75 Sơ đồ 3.6 Sơ đồ tổng hợp dãy chất Xa-c 78 Sơ đồ 4.1 Cơ chế phản ứng alkyl hoá 111 Sơ đồ 4.2 Cơ chế phản ứng azid hoá 112 Sơ đồ 4.3 Sơ đồ chế phản ứng tạo acid hydroxamic từ ester 114 Phụ lục 65.3: Phổ 1H-NM R chất IXf Phụ lục 65.4: Phổ 13C-NM R chất IXf PL-134 Phụ lục 66.1: Phổ IR chất IXg Phụ lục 66.2: Phổ M S chất IXg PL-135 Phụ lục 66.3: Phổ 1H-NM R chất IXg Phụ lục 66.4: Phổ 13C-NM R chất IXg PL-136 Phụ lục 67.1: Phổ IR chất Xa Phụ lục 67.2: Phổ M S chất Xa PL-137 Phụ lục 67.3: Phổ 1H-NM R chất Xa Phụ lục 67.4: Phổ 13C-NM R chất Xa PL-138 Phụ lục 68.1: Phổ IR chất Xb Phụ lục 68.2: Phổ M S chất Xb PL-139 Phụ lục 68.3: Phổ 1H-NM R chất Xb Phụ lục 68.4: Phổ 13C-NM R chất Xb PL-140 Phụ lục 69.1: Phổ IR chất Xc Phụ lục 69.2: Phổ M S chất Xc PL-141 Phụ lục 69.3: Phổ 1H-NM R chất Xc Phụ lục 69.4: Phổ 13C-NM R chất Xc PL-142 Ghi chú: Dãy Ia-g tương ứng với dãy chất 35a-h Phụ lục 70: Giấy chứng nhận kết hoạt tính sinh học chất Ia-g PL-143 Ghi chú: Dãy IIa-g tương ứng với 36a-h Phụ lục 71: Giấy chứng nhận kết hoạt tính sinh học chất IIa-g PL-144 Ghi chú: Dãy IIIa-g tương ứng với 40a-h Phụ lục 72 Giấy chứng nhận kết hoạt tính sinh học chất IIIa-g PL-145 Ghi chú: Dãy IXa-g tương ứng với 56a-h, Va-g tương ứng với 48a-h Phụ lục 73: Giấy chứng nhận kết hoạt tính sinh học chất Va-g, IXa-g PL-146 Ghi chú: Dãy IVa-c tương ứng với 47a-c, VIa-g tương ứng với 49a-h Phụ lục 74: Giấy chứng nhận kết hoạt tính sinh học chất IVa-c, VIa-g PL-147 Ghi chú: Dãy Xa-c tương ứng với 50a-c, VIIa-g tương ứng với 51a-h, VIIIa-g tương ứng với 52a-h Phụ lục 75: Giấy chứng nhận kết hoạt tính sinh học chất VIIa-g, VIIIa-g, Xa-c PL-148 ... isoxazo lin 22 Hình 1 .26 : Cấu trúc acid hydroxamic mang vòng furan 22 Hình 1 .27 : Cấu trúc acid hydroxamic phát triển từ cấu trúc ADS100380 23 Hình 1 .28 : Cấu trúc 3-(4-benzoyl-1H -2- pyrrolyl)-N-hydroxy -2- propenamid... Hình 1 .23 : Liên quan cấu trúc tác dụng chất tương tự SAHA gắn thêm nhóm cầu nối 21 Hình 1 .24 : Cấu trúc acid hydroxamic mang khung γ– lactam 21 Hình 1 .25 : Cấu trúc chất mang khung. .. DỤNG SINH HỌC CỦA MỘT SỐ ACID HYDROXAMIC MANG KHUNG 2- OXOINDOLIN LUẬN ÁN TIẾN SĨ DƯỢC HỌC Chuyên ngành : Hóa dược Mã số : 627 20403 Người hướng dẫn khoa học: GS.TS Nguyễn Hải Nam HÀ NỘI, NĂM 20 20