Nghiên cứu tổng hợp và đánh giá hoạt tính kháng khuẩn của một số dẫn chất hydrazid hydrazon của acid benzofuran 2 carboxylic

BỘ Y TẾ ĐẠI HỌC Y DƯỢC THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CHƯƠNG TRÌNH KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ CẤP CƠ SỞ BÁO CÁO TỔNG HỢP KẾT QUẢ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH KHÁNG KHUẨN CỦA MỘT SỐ DẪN CHẤT HYDRAZID-HYDRAZON CỦA ACID BENZOFURAN-2-CARBOXYLIC Cơ quan chủ trì nhiệm vụ: ĐH Y dược Tp Hồ Chí Minh Chủ trì nhiệm vụ: TS Phạm Ngọc Tuấn Anh Thành phố Hồ Chí Minh - 2019 ĐẠI HỌC Y DƯỢC THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CHƯƠNG TRÌNH KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP CƠ SỞ BÁO CÁO TỔNG HỢP KẾT QUẢ NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH KHÁNG KHUẨN CỦA MỘT SỐ DẪN CHẤT HYDRAZID-HYDRAZON CỦA ACID BENZOFURAN-2-CARBOXYLIC (Đã chỉnh sửa theo kết luận Hội đồng nghiệm thu ngày ………… ) Cơ quan chủ quản (ký tên đóng dấu) Chủ trì nhiệm vụ (ký tên) Phạm Ngọc Tuấn Anh Cơ quan chủ trì nhiệm vụ (ký tên đóng dấu) MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ii DANH MỤC HÌNH iii DANH MỤC BẢNG, SƠ ĐỒ v ĐẶT VẤN ĐỀ CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ KHÁNG SINH 1.1 TỔNG QUAN VỀ KHÁNG SINH Error! Bookmark not defined 1.2 NGHIÊN CỨU VỀ HOẠT TÍNH KHÁNG KHUẨN CỦA CÁC DẪN CHẤT HYDRAZON 1.3 NGHIÊN CỨU VỀ CÁC HOẠT TÍNH KHÁNG KHUẨN CỦA CÁC DẪN CHẤT BENZOFURAN 12 1.4 NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN ĐẾN TỔNG HỢP DẪN CHẤT CÓ CẤU TRÚC 5,7- DIBROMOBENZOFURAN-2-CARBOHYDRAZON 15 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP 18 2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 18 2.2 NGUYÊN LIỆU VÀ THIẾT BỊ 18 2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 20 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 31 3.1 TỔNG HỢP 3,5-DIBROMO SALICYLALDEHYD 31 3.2 TỔNG HỢP ETHYL 5,7-DIBROMOBENZOFURAN-2-CARBOXYLAT 32 3.3 TỔNG HỢP 5,7-DIBROMOBENZOFURAN-2-CARBOHYDRAZID 39 3.4 TỔNG HỢP CÁC DẪN CHẤT HYDRAZON CỦA 5,7DIBROMOBENZOFURAN-2-CARBOHYDRAZID 40 3.5 ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH KHÁNG KHUẨN 53 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 54 4.1 KẾT LUẬN 54 4.2 ĐỀ NGHỊ 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO 56 i DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT 13 Phổ cộng hưởng từ carbon 13 C-NMR Phổ cộng hưởng từ proton H-NMR Ac Acetyl Ar Nhân thơm CFU Colony - forming unit (đơn vị khuẩn lạc) CTCT Công thức cấu tạo CTPT Công thức phân tử DCM Dicloromethan DMF Dimethylformamid DMSO Dimethylsulfoxid ESI Ion hóa cách phun ion Et Ethyl NBS N-bromosuccinimid FDA Cơ quan Quản lý Thuốc Thực phẩm Hoa Kỳ IR Infrared (hồng ngoại) IT -TOF Ion trap Time of fly MeOH Methanol MIC Nồng độ ức chế tối thiểu ZOI Zone of inhibition MRSA Staphylococcus aureus kháng methicillin MSSA Staphylococcus aureus nhạy methicillin MS Khối phổ SKLM Sắc ký lớp mỏng THF Tetrahydrofuran TSA Tryptic Soy Agar TSB Tryptic Soy Broth UV Ultra violet (tử ngoại) ii DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Loại E coli mang gen Mcr-1 có khả kháng colistin Hình 1.2 Lịch sử phát triển thuốc kháng sinh Hình 1.3 Cấu trúc kháng sinh nitrofurazon, furazolidon, nitrofurantoin Hình 1.4 Cấu trúc dẫn chất acid 4-fluorobenzoic ((5-nitro-2-furyl)methylen) hydrazid Hình 1.5 Cấu trúc benzimidazol có hoạt tính kháng Salmonella typhimurium 10 Hình 1.6 Cấu trúc dẫn chất isonicotinoyl hydrazid 10 Hình 1.7 Cấu trúc dẫn chất methylthiadiazol 11 Hình 1.8 Cấu trúc dẫn chất hydrazid acid nicotinic 11 Hình 1.9 Cấu trúc dẫn chất benzohydrazid 12 Hình 1.10 Dẫn chất N'-(5-cloro-2-hydroxybenzyliden)-4-(trifluoromethyl) benzohydrazid 12 Hình 1.11 Cấu trúc dẫn chất benzofuran Abdel-Wahab cộng 13 Hình 1.12 Các dẫn chất benzofuran có hoạt tính mạnh MRSA Jiang, X Liu cộng 14 Hình 1.13 Các dẫn chất benzofuran Jingbao Liu cộng (năm 2012) 14 Hình 1.14 Cấu trúc dẫn chất 2-salicyloylbenzofuran 15 Hình 1.15 Điều kiện phản ứng tổng hợp dẫn chất ethyl benzofuran-2-carboxylat 16 Hình 1.16 Quy trình tổng hợp dẫn chất ethyl benzofuran-2-carboxylat Junqiang Liu cộng 16 Hình 1.17 Quy trình tổng hợp dẫn chất benzofuran-2-hydrazon Muhammad Taha cộng 17 Hình 1.18 Điều kiện tổng hợp benzofuran-2-carbohydrazon Anna Baldisserotto cộng 17 Hình 2.1 Khung cấu trúc 5,7-dibromofuran-2-carbohydrazon 18 Hình 2.2 Điều kiện phản ứng tổng hợp 3,5-dibrmosalicylaldehyd 22 Hình 2.3 Cơ chế phản ứng tổng hợp dẫn chất ethyl 3,5-dibromobenzofuran-2carboxylat 22 iii Hình 2.4 Cơ chế phản ứng tổng hợp dẫn chất 3,5-dibromobenzofuran-2carbohydrazid 23 Hình 2.5 Cơ chế phản ứng tổng hợp dẫn chất 5,7-dibromobenzofuran-2carbohydrazon 23 Hình 3.1 Sắc ký đồ 3,5-dibromosalicylaldehyd 32 Hình 3.2 Sắc ký đồ ethyl-3,5-dibromobenzofuran-2-carboxylat 33 Hình 3.3 Sắc ký đồ khảo sát hệ dung môi 36 Hình 3.4 Sắc ký đồ khảo sát tỉ lệ mol nguyên liệu 37 Hình 3.5 Sắc ký đồ khảo sát tỉ lệ kiềm 38 Hình 3.6 Sắc ký đồ 5,7-dibromobenzofuran-2-carbohydrazid 39 Hình 3.7 Sắc ký đồ sản phẩm 7a 43 Hình 3.8 Sắc ký đồ sản phẩm 7b 44 Hình 3.9 Sắc ký đồ sản phẩm 7c 45 Hình 3.10 Sắc ký đồ sản phẩm 7d 46 Hình 3.11 Sắc ký đồ sản phẩm 7e 47 Hình 3.12 Sắc ký đồ sản phẩm 7f 48 Hình 3.13 Sắc ký đồ sản phẩm 7g 49 Hình 3.14 Sắc ký đồ sản phẩm 7h 50 Hình 3.15 Sắc ký đồ sản phẩm 7k 51 Hình 3.16 Sắc ký đồ sản phẩm 7l 52 iv DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Cơ chế đề kháng kháng sinh số loại kháng sinh Bảng 3.1 Bảng kết khảo sát dung môi tổng hợp sản phẩm 35 Bảng 3.2 Bảng kết khảo sát tỉ lệ mol nguyên liệu 36 Bảng 3.3 Bảng kết khảo sát tỉ lệ kiềm tổng hợp sản phẩm 38 Bảng 3.4 Kết phản ứng tổng hợp dẫn chất 5,7-dibromobenzofuran-2carbohydrazid 7a-l 42 DANH MỤC SƠ ĐỒ Sơ đồ 2.1 Sơ đồ tổng quát tổng hợp dẫn xuất 5,7-dibromobenzofuran-2carbohydrazid 7a-l 21 v Đặt vấn đề ĐẶT VẤN ĐỀ Đã 70 năm kể từ kháng sinh penicillin G đưa vào sử dụng phòng ngừa điều trị bệnh nhiễm khuẩn, nhóm thuốc kháng sinh mở kỉ nguyên loài người Thuốc kháng sinh giúp người tạm thời thoát khỏi mối đe dọa sức khỏe gây loài vi khuẩn gây bệnh Tuy nhiên, áp lực chọn lọc tự nhiên với việc sử dụng kháng sinh khơng mục đích hay lạm dụng thuốc, nên loài vi khuẩn nhanh chóng tự phát triển chế đề kháng, làm kháng sinh giảm hay tác dụng Việc kiểm soát loại bệnh nhiễm khuẩn có tỉ lệ mắc tử vong cao gặp trở ngại tình trạng đề kháng kháng sinh[1] Đề kháng thuốc kháng sinh, WHO đánh giá vấn đề toàn cầu, gây nhiều khó khăn, tốn điều trị y khoa trở thành gánh nặng xã hội [2] Một loại vi khuẩn đa đề kháng thuốc kháng sinh ý nghiên cứu chủng Staphylococcus aureus kháng methicillin (MRSA) MRSA đề kháng hầu hết kháng sinh sử dụng nay.Trong nghiên cứu gần WHO đánh giá Việt Nam số quốc gia phát triển khác có tỉ lệ bệnh nhân nhiễm MRSA cao giới [3] Đứng trước thực trạng này, cần thiết phải có hợp tác tồn cầu nhằm hướng tới giải thách thức tình trạng đề kháng kháng sinh, cần phải thúc đẩy việc nghiên cứu, tìm kiếm kháng sinh điều trị bệnh nhiễm khuẩn đa đề kháng nói chung MRSA nói riêng Trong q trình tham khảo tài liệu, nhóm nghiên cứu nhận thấy dẫn chất có cấu trúc hydrazon sở hữu nhiều hoạt tính sinh học kháng viêm, chống kết tập tiểu cầu, chống phân bào đặc biệt có hoạt tính vi sinh vật như: kháng lao, kháng nấm, kháng ký sinh trùng sốt rét Trong đó, số dẫn chất benzimidazol [4] , isoniazid [5], nifuroxazid [6], furatsillin [7], furadonin [7] nhiều dẫn chất khác [8a], [8b], [8c] nghiên cứu có phổ kháng khuẩn rộng với hoạt tính mạnh chủng đề kháng kháng sinh MRSA Bên cạnh đó, số nghiên cứu cho thấy tiềm kháng khuẩn dị vòng benzofuran, với số dẫn chất 3-(4- Đặt vấn đề hydroxybenzoyl)-5-methyl-2-(4-methoxyphenyl) methoxyphenyl)benzofuran-6-ol [10] benzofuran [9] 2-(4- có tác dụng mạnh chủng vi khuẩn bao gồm chủng MRSA Qua cho thấy, dẫn chất có cấu trúc phối hợp benzofuran với hydrazon dẫn chất có triển vọng kháng chủng vi khuẩn đề kháng kháng sinh MRSA Từ luận điểm trên, thực nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu tổng hợp đánh giá hoạt tính kháng khuẩn số dẫn chất hydrazid-hydrazon acid benzofuran-2-carboxylic” với mục tiêu cụ thể sau: Tổng hợp 5,7-dibromobenzofuran-2-carboxylic dẫn chất hydrazid Tổng hợp dẫn chất hydrazon 5,7-dibromobenzofuran-2-carbohydrazid Xác định cấu trúc sản phẩm tổng hợp phổ IR, MS, 1H-NMR Đánh giá hoạt tính kháng khuẩn dẫn chất chủng vi khuẩn: Staphylococcus aureus ATCC 29213 nhạy methicillin (MSSA), Staphylococcus aureus ATCC 43300 kháng methicillin (MRSA), Streptococcus faecalis ATCC 29212, Escherichia coli ATCC 25922 Tổng quan tài liệu TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 TỔNG QUAN VỀ KHÁNG SINH 1.1.1 Định nghĩa kháng sinh [11] Thuốc kháng sinh tất chất hóa học - khơng kể nguồn gốc - tác động chuyên biệt giai đoạn chuyển hóa thiết yếu vi sinh vật Để sử dụng trị liệu, thuốc kháng sinh cần gây độc cho vi khuẩn khơng gây độc cho người, tức có tính chọn lọc 1.1.2 Tình trạng đề kháng kháng sinh Định nghĩa Đề kháng kháng sinh tượng vi sinh vật đề kháng lại kháng sinh mà trước vi sinh vật nhạy cảm, dẫn đến giảm hiệu kháng sinh, thất bại điều trị nhiễm khuẩn chí lây lan sang bệnh nhân khác Kháng kháng sinh hậu sử dụng kháng sinh, đặc biệt trường hợp lạm dụng kháng sinh phát triển vi sinh vật đột biến có gen kháng thuốc [11] Một số chế đề kháng kháng sinh Bảng 1.1 Cơ chế đề kháng kháng sinh số loại kháng sinh [12], [13] Nhóm kháng sinh Cơ chế tác động Ví dụ Ampicillin, Ức chế sinh Cephamycin, β –lactam tổng hợp vách tế Meropenem, bào Aztreonam vận chuyển kháng sinh, biến đổi cấu trúc đích Ức chế sinh acetyl Streptomycin, tổng hợp protein Spectinomycin Thủy giải, thay đổi Phosphoryl Gentamicin, Aminoglycosid Cơ chế đề kháng hóa, hóa, nucleotidyl hóa, biến đổi vận chuyển Bản quyền tài liệu thuộc Thư viện Đại học Y Dược TP.Hồ Chí Minh Phụ lục Phổ IR dẫn chất 7g Tuân thủ Luật sở hữu trí tuệ Quy định truy cập tài liệu điện tử Ghi rõ nguồn tài liệu trích dẫn PL30 Bản quyền tài liệu thuộc Thư viện Đại học Y Dược TP.Hồ Chí Minh Phụ lục Phổ MS dẫn chất 7g Tuân thủ Luật sở hữu trí tuệ Quy định truy cập tài liệu điện tử Ghi rõ nguồn tài liệu trích dẫn PL31 Bản quyền tài liệu thuộc Thư viện Đại học Y Dược TP.Hồ Chí Minh Phụ lục Phổ 1H-NMR dẫn chất 7g Tuân thủ Luật sở hữu trí tuệ Quy định truy cập tài liệu điện tử Ghi rõ nguồn tài liệu trích dẫn PL32 Bản quyền tài liệu thuộc Thư viện Đại học Y Dược TP.Hồ Chí Minh Phụ lục Phổ 1H-NMR mở rộng dẫn chất 7g Tuân thủ Luật sở hữu trí tuệ Quy định truy cập tài liệu điện tử Ghi rõ nguồn tài liệu trích dẫn PL33 Bản quyền tài liệu thuộc Thư viện Đại học Y Dược TP.Hồ Chí Minh Phụ lục Phổ IR dẫn chất 7h Tuân thủ Luật sở hữu trí tuệ Quy định truy cập tài liệu điện tử Ghi rõ nguồn tài liệu trích dẫn PL34 Bản quyền tài liệu thuộc Thư viện Đại học Y Dược TP.Hồ Chí Minh Phụ lục Phổ MS dẫn chất 7h Tuân thủ Luật sở hữu trí tuệ Quy định truy cập tài liệu điện tử Ghi rõ nguồn tài liệu trích dẫn PL35 Bản quyền tài liệu thuộc Thư viện Đại học Y Dược TP.Hồ Chí Minh Phụ lục Phổ 1H-NMR dẫn chất 7h Tuân thủ Luật sở hữu trí tuệ Quy định truy cập tài liệu điện tử Ghi rõ nguồn tài liệu trích dẫn PL36 Bản quyền tài liệu thuộc Thư viện Đại học Y Dược TP.Hồ Chí Minh Phụ lục Phổ 1H-NMR mở rộng dẫn chất 7h Tuân thủ Luật sở hữu trí tuệ Quy định truy cập tài liệu điện tử Ghi rõ nguồn tài liệu trích dẫn PL37 Bản quyền tài liệu thuộc Thư viện Đại học Y Dược TP.Hồ Chí Minh Phụ lục Phụ lục 11: Các phổ dẫn chất 7k Phổ IR dẫn chất 7k Phổ MS dẫn chất 7k Tuân thủ Luật sở hữu trí tuệ Quy định truy cập tài liệu điện tử Ghi rõ nguồn tài liệu trích dẫn PL38 Bản quyền tài liệu thuộc Thư viện Đại học Y Dược TP.Hồ Chí Minh Phụ lục Phổ 1H-NMR dẫn chất 7k Tuân thủ Luật sở hữu trí tuệ Quy định truy cập tài liệu điện tử Ghi rõ nguồn tài liệu trích dẫn PL39 Bản quyền tài liệu thuộc Thư viện Đại học Y Dược TP.Hồ Chí Minh Phụ lục Phổ 1H-NMR mở rộng dẫn chất 7k Tuân thủ Luật sở hữu trí tuệ Quy định truy cập tài liệu điện tử Ghi rõ nguồn tài liệu trích dẫn PL40 Bản quyền tài liệu thuộc Thư viện Đại học Y Dược TP.Hồ Chí Minh Phụ lục Phổ IR dẫn chất 7l Tuân thủ Luật sở hữu trí tuệ Quy định truy cập tài liệu điện tử Ghi rõ nguồn tài liệu trích dẫn PL41 Bản quyền tài liệu thuộc Thư viện Đại học Y Dược TP.Hồ Chí Minh Phụ lục Phổ MS dẫn chất 7l Tuân thủ Luật sở hữu trí tuệ Quy định truy cập tài liệu điện tử Ghi rõ nguồn tài liệu trích dẫn PL42 Bản quyền tài liệu thuộc Thư viện Đại học Y Dược TP.Hồ Chí Minh Phụ lục Phổ 1H-NMR dẫn chất 7l Tuân thủ Luật sở hữu trí tuệ Quy định truy cập tài liệu điện tử Ghi rõ nguồn tài liệu trích dẫn PL43 Bản quyền tài liệu thuộc Thư viện Đại học Y Dược TP.Hồ Chí Minh Phụ lục Phổ 1H-NMR mở rộng dẫn chất 7l Tuân thủ Luật sở hữu trí tuệ Quy định truy cập tài liệu điện tử Ghi rõ nguồn tài liệu trích dẫn PL44 ... HỌC VÀ CƠNG NGHỆ CẤP CƠ SỞ BÁO CÁO TỔNG HỢP KẾT QUẢ NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH KHÁNG KHUẨN CỦA MỘT SỐ DẪN CHẤT HYDRAZID- HYDRAZON CỦA ACID. .. hydrazon dẫn chất có triển vọng kháng chủng vi khuẩn đề kháng kháng sinh MRSA Từ luận điểm trên, thực nghiên cứu đề tài: ? ?Nghiên cứu tổng hợp đánh giá hoạt tính kháng khuẩn số dẫn chất hydrazid- hydrazon. .. 31 3 .2 TỔNG HỢP ETHYL 5,7-DIBROMOBENZOFURAN -2- CARBOXYLAT 32 3.3 TỔNG HỢP 5,7-DIBROMOBENZOFURAN -2- CARBOHYDRAZID 39 3.4 TỔNG HỢP CÁC DẪN CHẤT HYDRAZON CỦA 5,7DIBROMOBENZOFURAN -2- CARBOHYDRAZID