Nghiên cứu tổng hợp các dẫn xuất mới của AZT chứa mạch nhánh chanlcone và đánh giá hoạt tính độc tế bào

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VŨ TUẤN KIÊN NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP CÁC DẪN XUẤT MỚI CỦA AZT CHỨA MẠCH NHÁNH CHALCONE VÀ ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH ĐỘC TẾ BÀO Chuyên ngành: KỸ THUẬT HÓA HỌC LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT HÓA HỌC Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS TRẦN KHẮC VŨ TS HOÀNG XUÂN TIẾN HÀ NỘI - 2013 i LỜI CAM ĐOAN Luận văn Thạc sĩ khoa học chuyên nghành Hóa học với đề tài "Nghiên cứu tổng hợp dẫn xuất AZT chứa mạch nhánh Chalcone đánh giá hoạt tính độc tế bào" đƣợc hoàn thành dƣới hƣớng dẫn khoa học Tiến sĩ Trần Khắc Vũ - Bộ mơn CN Hóa dƣợc BVTV - Viện kỹ thuật Hóa học - Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội Tôi xin cam đoan số liệu, kết luận nghiên cứu đƣợc trình bày luận văn trung thực không chép nội dung từ luận văn thạc sĩ hay tiến sĩ khác Học viên Vũ Tuấn Kiên ii LỜI CẢM ƠN Để hồn thành luận văn thời hạn, đạt đƣợc mục tiêu đề thời gian thực luận văn vừa qua em xin bày tỏ lòng biết ơn tới: TS Trần Khắc Vũ, ngƣời thầy thƣờng xuyên động viên, tạo điều kiện tốt cho em thực đề tài Thầy tận tình hƣớng dẫn em mặt lý thuyết lẫn kỹ thuật thực nghiệm Những kiến thức kinh nghiệm quý báu mà thầy truyền đạt cho em suốt thời gian thực đề tài giúp em củng cố thêm kiến thức kỹ chuyên môn, đặc biệt tổng hợp hữu Các thầy giáo Bộ mơn Cơng nghệ hữu Hóa Dƣợc & Bảo vệ thực vật - Viện Kỹ Thuật Hóa học - Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội truyền đạt kiến thức quý báu suốt thời gian em học tập trƣờng Luận văn đƣợc thực với tài trợ kinh phí từ đề tài hợp tác quốc tế nghị định thƣ với Hàn Quốc: 07/2011/HĐ-NĐT Nhóm nghiên cứu chân thành cảm ơn Bộ Khoa học Công Nghệ Việt Nam Cuối em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè ngƣời thân ln khích lệ, động viên tạo điều kiện tốt giúp em hoàn thành luận văn Học viên Vũ Tuấn Kiên iii MỘT SỐ KÝ HIỆU VIẾT TẮT H-NMR Phổ cộng hƣởng từ hạt nhân proton (Proton Magnetic Resonance Spectroscopy) 13 C-NMR Phổ cộng hƣởng từ hạt nhân cacbon 13 (Carbon 13 Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy) TLC Sắc ký mỏng (Thin layer chromatography) EtOAc Ethyl acetate UV ultraviolet s singlet d doublet t triplet q quartet dd double doublet m multiplet δ độ dịch chuyển hóa học ppm part per million J số tƣơng tác spin-spin brs broad singlet iv MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN .ii MỘT SỐ KÝ HIỆU VIẾT TẮT iii MỤC LỤC iv DANH MỤC CÁC BẢNG vi DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ vi ĐẶT VẤN ĐỀ Chƣơng TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan AZT 1.1.1 Giới thiệu AZT 1.1.2 Tổng hợp AZT 1.1.2.1 Tổng hợp AZT từ thymidine 1.1.2.2 Tổng hợp AZT từ 5-methyluridine 1.1.2.3 Tổng hợp AZT từ D-mannitol 1.1.3 Hoạt tính sinh học dẫn xuất AZT 1.1.3.1 Dẫn xuất 5’-O-hydrogen phospholipids AZT hoạt tính : 1.1.3.2 Dẫn xuất 5-haloethynyl 5-(1,2-dihalo)vinyl AZT FLT 1.1.3.3 Dẫn xuất boranphosphate AZT d4T monophosphate 11 1.1.3.4 Quan hệ hoạt tính sinh học cấu trúc số dẫn xuất dạng pro-drug AZT 13 1.1.3.5 Dẫn xuất 5’-chloromethylphosphonate có tác dụng kháng u AZT 14 1.1.3.6 Dẫn xuất lai hóa chalcone- AZT: 15 1.2 Chalcone 16 1.2.1 Giới thiệu Chalcone 16 1.2.2 Hoạt tính sinh học hợp chất chalcone 16 Chƣơng THỰC NGHIỆM 20 2.1 Hóa chất thiết bị 20 2.1.1 Hóa chất 20 2.1.2 Thiết bị 20 2.1.3 Thử hoạt tính sinh học 20 v 2.2 Phƣơng pháp xác định độ nghiên cứu cấu trúc sản phẩm 21 2.2.1 Sắc ký mỏng 21 2.2.2 Sắc ký cột 21 2.2.3 Phƣơng pháp xác định cấu trúc 21 2.2.3.1 Xác định nhiệt độ nóng chảy 21 2.2.3.2 Phổ hồng ngoại (FT-IR) 21 2.2.3.3 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) 21 2.2.3.4 Phổ khối lượng (MS) 21 2.3 Tổng hợp dẫn xuất CHALCONE-AZT 22 2.3.1 Tổng hợp hợp chất trung gian 22 2.3.2 Tổng hợp hợp chất trung gian 81-87 22 2.3.3 Tổng hợp chalcone-AZT (88-94) 25 Chƣơng KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 31 3.1 Tổng hợp hợp chất trung gian 31 3.1.1 Tổng hợp chalcone trung gian 81-87 32 3.2 Tổng hợp hợp chất Chalcone -AZT phản ứng Click Chemistry 33 3.3 Hoạt tính sinh học 34 3.3.2 Phép thử sinh học xác định tính độc tế bào (cytotoxic assay) 34 Chƣơng KẾT LUẬN 38 TÀI LIỆU THAM KHẢO 39 PHỤ LỤC 42 vi DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1 Hoạt tính in vitro độc tế bào dẫn xuất chalcone-AZT 36 DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ Sơ đồ 1.1: Tổng hợp AZT từ thymidine Sơ đồ 1.2: Tổng hợp AZT từ 5-methyluridine Sơ đồ 1.3: Tổng hợp AZT từ D-mannitol .6 Sơ đồ 1.4: Tổng hợp dẫn xuất 5’-O-hydrogen phospholipids Sơ đồ 1.5: Tổng hợp dẫn xuất FLT 10 Sơ đồ 1.6: Tổng hợp dẫn xuất AZT 11 Sơ đồ1.7: Tổng hợp dẫn xuất Boranphosphate AZT d4T 12 Sơ đồ 1.8: Tổng hợp dẫn xuất 5’-chloromethylphosphanate AZT 14 Sơ đồ 1.9: Tổng hợp dẫn xuất lai hóa chalcone-AZT 15 Sơ đồ 1.10: Cơ chế phản ứng cộng đóng vịng triazol 19 Sơ đồ 3.1: Tổng hợp chalcone-AZT .31 ĐẶT VẤN ĐỀ Hội chứng suy giảm miễn dịch ngƣời (HIV- human immunodeficiency virus) đƣợc xem nguyên nhân đại dịch AIDS toàn giới chƣa có thuốc đặc trị Hiện nay, việc điều trị HIV phụ thuộc nhiều vào loại thuốc AZT Zidovudine hay gọi azidothymidine (AZT) loại dƣợc phẩm Vào ngày 20 tháng năm 1987, Cục quản lý Thực phẩm Dƣợc phẩm Hoa Kỳ công nhận thuốc AZT, loại thuốc điều trị làm chậm tiến trình bệnh HIV/AIDS Tuy nhiên, sinh khả dụng AZT thấp nên việc điều trị cách sử dụng AZT nhiều hạn chế Hiện nhiều dẫn xuất AZT đƣợc nghiên cứu tổng hợp Thử nghiệm hoạt tính sinh cho thấy số dẫn xuất monophotpho hay dẫn xuất triphotpho AZT thể hoạt tính tốt kháng HIV kháng với số dòng tế bào ung thƣ Chalcone nhóm chất lớp chất flavonoid có hoạt tính sinh học có giá trị nhƣ: kháng khuẩn, kháng nấm, kháng ung thƣ, chống oxy hóa, kháng viêm, giảm đau…[1-6], việc nghiên cứu hoạt tính sinh học chalcone đƣợc nhà khoa học quan tâm Hiện hƣớng nghiên cứu tổng hợp lai hóa hợp chất chứa hợp phần chalcone nhận đƣợc nghiên cứu sâu rộng lĩnh vực nghiên cứu khám phá thuốc Do vậy, luận văn đặt vấn đề “Nghiên cứu tổng hợp dẫn xuất AZT chứa mạch nhánh Chalcone đánh giá hoạt tính độc tế bào" Chƣơng TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN VỀ AZT 1.1.1 Giới thiệu AZT Năm 1981 năm có ghi nhận trƣờng hợp viêm phổi Pneumocystis Carinii nam niên đồng tính Thời điểm này, ghi nhận thêm trƣờng hợp tƣơng tự 26 trƣờng hợp ung thƣ Kaposi Sacroma Đây bệnh thƣờng gặp đối tƣợng suy giảm miễn dịch Và tất trƣờng hợp xảy đàn ơng có quan hệ tình dục đồng giới Năm 1982, khái niệm AIDS đƣợc đặt tên cho bệnh suy giảm miễn dịch này, thay cho tên GRID (Gay Related Immune Deficiency) trƣớc Năm 1983, siêu vi HIV đƣợc tìm đƣợc chứng minh tác nhân gây AIDS Thời điểm này, dịch bệnh HIV/AIDS xuất ngƣời hoạt động tình dục dị tính Châu Phi Năm 1985, thử nghiệm tìm kháng thể HIV, năm 1988, thuốc trị bệnh AIDS Zidovudine (AZT) đƣợc sử dụng Mỹ Virus HIV sau xâm nhập đƣợc vào tế bào chủ nhanh chóng cởi bỏ lớp “áo ngoài”, men chép ngƣợc chuyển RNA virus thành DNA để gắn vào tế bào ký chủ DNA virus đƣợc chuyển mã thành mRNA tạo protein có cấu trúc virus Tế bào đích HIV chủ yếu lympho CD4+T, lympho bào có vai trị quan trọng đáp ứng miễn dịch ỏ ngƣời Bằng cách công tế bào này, HIV làm suy yếu hệ miễn dịch thể Hiện chƣa có vaccine để phịng ngừa lây nhiễm HIV, chƣa có liệu pháp loại bỏ hồn tồn vi-rút HIV khỏi thể Tuy nhiên, ngƣời sống chung với AIDS kéo dài cải thiện chất lƣợng sống liệu pháp điều trị kháng vi-rút, hay gọi ART (viết tắt Anti- Retroviral Therapy) ART liệu pháp điều trị sử dụng thuốc kháng vi-rút, hay gọi thuốc ARV (Anti-retrovirus) Các thuốc ARV có tác dụng làm chậm nhân lên HIV thể, tăng khả miễn dịch mắc nhiễm trùng hội [7] Một số loại thuốc kháng virus đƣợc sử dụng AZT Khi vào tế bào, AZT nhanh chóng chuyển thành AZT-monophosphate enzyme thymidin kinase tế bào cuối chuyển thành AZT-triphosphate nhờ enzyme khác có tế bào Dạng tác dụng polymerase DNA virus (enzyme phiên mã ngƣợc) cách cạnh tranh với deoxynucleoside khác kết thúc trình nhân lên virus HIV AZT (Zidovudine ) đƣợc tổng hợp từ thymine hay từ hóa chất khác theo nhiều đƣờng khác nhƣng hiệu suất thấp sinh khả dụng khơng cao Do việc tiếp tục nghiên cứu dẫn xuất AZT nhƣ tìm hợp chất đƣợc đầu tƣ nghiên cứu phát triển  Cấu tạo AZT: O H3C N HO N N NH O N AZT (1) CTPT: C10H13N5O4 KLPT: 267,242 g/mol Tên IUPAC: 1-[(2R, 4S, 5S)-4-azido-5-(hydroxymethyl)- oxolan -2-yl]-5methylpirimidine-2,4 -dione Tên thƣơng mại Zidovudine Nhóm dƣợc lý: thuốc trị ký sinh trùng, chống nhiễm khuẩn Tên biệt dƣợc: MST Zidovudin 300mg; Retrovir Dạng bào chế: viên nén, viên nang Dƣợc lực học: tác nhân kháng virus có tác động mạnh tới Retrovirus bao gồm virus HIV Zidovudine đƣợc phosphoryl hóa nhờ enzyme tế bào cuối chuyển thành triphosphate Sản phẩm làm ngƣng trệ trình nhân lên DNA HIV Chỉ định: điều trị bệnh nhân nhiễm HIV [8] 69 Phụ lục 26: Phổ 1H NMR chất 91 70 Phụ lục 27: Phổ 13C NMR chất 91 71 Phụ lục 28: Phổ 1H NMR chất 92 72 Phụ lục 29: Phổ 13C NMR chất 92 73 Phụ lục 30: Phổ 1H NMR chất 93 74 Phụ lục 31: Phổ 13C NMR chất 93 75 Phụ lục 32: Phổ 1H NMR chất 94 76 Phụ lục 33: Phổ 13C NMR chất 94 77 Phụ lục 34: Phổ HRMS chất 88 78 Phụ lục 35: Phổ HRMS chất 89 79 Phụ lục 36: Phổ HRMS chất 90 80 Phụ lục 37: Phổ HRMS chất 91 81 Phụ lục 38: Phổ HRMS chất 92 82 Phụ lục 39: Phổ HRMS chất 93 83 Phụ lục 40: Phổ HRMS chất 94 ... Đã đánh giá hoạt tính sinh học dẫn xuất AZT 88-94.Trong hợp chất tổng hợp thể hoạt tính khác với dòng tế bào Trong số hợp chất tổng hợp, hợp chất 89 thể hoạt tính độc tế bào cao với dòng tế bào. .. đề ? ?Nghiên cứu tổng hợp dẫn xuất AZT chứa mạch nhánh Chalcone đánh giá hoạt tính độc tế bào" 2 Chƣơng TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN VỀ AZT 1.1.1 Giới thiệu AZT Năm 1981 năm có ghi nhận trƣờng hợp. .. [13]  Các dẫn xất AZT FLT đƣợc đánh giá hoạt tính sinh học chất có khả kháng virus cao [15]  Các dẫn xuất AZT- Val; AZT- Leu; AZT- iLeu; AZT- phen; AZT- Ac; AZTIso thể hoạt tính tốt số dòng tế bào