Luận án tiến sĩ tổng hợp các dẫn xuất của murrayafoline a phân lập từ cây cơm rượu trái hẹp (glycosmis stenocarpa)

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu Luận án trung thực chưa có cơng bố cơng trình nghiên cứu trước Tồn thơng tin trích dẫn Luận án rõ nguồn gốc xuất xứ NGHIÊN CỨU SINH Lê Đức Anh i LỜI CẢM ƠN Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS Lưu Văn Chính, PGS TS Lê Mai Hương Viện Hóa học hợp chất thiên nhiên, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam giao đề tài tận tình hướng dẫn em suốt trình thực Luận án Em xin chân thành cảm ơn Thầy, Cô, cán Viện Hóa học hợp chất thiên nhiên, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam giảng dạy, hướng dẫn giúp đỡ em hoàn thành học phần chuyên đề Chương trình đào tạo Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể cán Phòng Tổng hợp hữu cơ, Viện Hóa học hợp chất thiên nhiên giúp đỡ tơi suốt q trình thực Luận án Tơi xin bày tỏ lòng biết ơn đến Lãnh đạo Viện Hóa học hợp chất thiên nhiên, Học viện Khoa học công nghệ, Hội đồng khoa học, Bộ phận quản lý đào tạo phòng ban giúp đỡ, tạo điều kiên thuận lợi cho suốt thời gian học tập nghiên cứu sở Tôi xin cảm ơn Đảng ủy, Lãnh đạo Viện Hóa học - Vật liệu, Viện Khoa học Cơng nghệ quân sự, Bộ Quốc phòng tập thể phòng Hóa sinh cho phép, tạo điều kiện thời gian, thiết bị nghiên cứu, động viên tinh thần cho tơi q trình học tập nghiên cứu Tơi xin cảm ơn đề tài VAST04.02/15-16 trợ giúp phần kinh phí để tơi hồn thành Luận án Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn đến gia đình, người thân, bạn bè hết lịng ủng hộ tơi tinh thần vật chất suốt trình học tập thực Luận án Hà Nội, ngày tháng Tác giả Luận án Lê Đức Anh ii năm 2017 MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG I TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan carbazole alkaloid .3 1.1.1 Định nghĩa lịch sử Carbazole alkaloid 1.1.2 Carbazole alkaloid từ tự nhiên .3 1.1.2.1 Phân bố nguồn carbazole alkaloid tự nhiên 1.1.2.2 Các dẫn xuất 3-methylcarbazole tự nhiên 1.2 Khái quát murrayafoline A dẫn xuất chúng .8 1.2.1 Murrayafoline A .8 1.2.2 Tổng hợp carbazole alkaloid murrayafoline A 10 1.2.2.1 Sinh tổng hợp murrayafoline A 10 1.2.2.2 Tổng hợp toàn phần murrayafoline A 11 1.2.3 Tổng hợp số dẫn xuất murrayafoline A 16 1.2.4 Hoạt tính sinh học murrayafoline A dẫn xuất 23 1.2.4.1 Hoạt tính chống ung thư 23 1.2.4.2 Hoạt tính tim mạch 25 1.2.4.3 Hoạt tính kháng khuẩn 28 1.2.4.4 Hoạt tính chống virus 29 1.2.4.5 Hoạt tính kháng viêm 29 1.2.4.6 Hoạt tính chống sốt rét 30 1.3 Khái quát chalcone 31 1.3.1 Giới thiệu chalcone 31 1.3.2 Phản ứng tổng hợp chalcone 32 1.3.2.1 Tổng hợp chalcone phản ứng Claisen-Schmidt 32 1.3.2.2 Tổng hợp chalcone phản ứng Wittig 33 1.3.2.3 Tổng hợp chalcone từ bazơ Schiff 34 1.3.2.4 Tổng hợp chalcone từ dẫn xuất kim 34 1.3.2.5 Tổng hợp chalcone từ dẫn xuất α, β-dibromchalcone 35 1.3.2.6 Tổng hợp phản ứng quang hóa (Fries) 35 1.3.2.7 Tổng hợp chalcone từ β-chlorovinyl ketone .36 iii 1.3.2.8 Hoạt tính sinh học chalcone .36 CHƯƠNG II ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 38 2.1 Đối tượng nghiên cứu 38 2.2 Phương pháp nghiên cứu 38 2.3 Hóa chất, thiết bị nghiên cứu 43 2.3.1 Hóa chất, dung mơi 43 2.3.2 Thiết bị dùng cho nghiên cứu .43 2.4 Phương pháp đánh giá hoạt tính sinh học 43 2.4.1 Phương pháp thử nghiệm hoạt tính gây độc tế bào in vitro 43 2.4.2 Phương pháp đánh giá khả ức chế phát triển khối u thạch mềm 45 CHƯƠNG III THỰC NGHIỆM 47 3.1 Tổng hợp tổ hợp murrayafoline A 2'-hydroxychalcone 47 3.1.1 Tổng hợp 5'-chloromethyl-2'-hydroxyacetophenone (85) 47 3.1.2 Tổng hợp 5ꞌ-(1-methoxy-3-methyl-N-carbazolyl)methyl-2ꞌ-hydroxyacetophenone (86) 47 3.1.3 Tổng hợp 5'-(1-methoxy-3-methyl-N-carbazolyl)methyl-2'-hydroxychalcone .48 Tổng hợp tổ hợp murrayafoline A 4'-hydroxychalcone thông qua cầu liên kết trimethylene 49 3.2.1 Tổng hợp 4ꞌ-bromopropanoxychalcone 49 3.2.2 Tổng hợp tổ hợp murrayafoline A với 4ꞌ-bromopropanoxychalcone 49 3 Tổng hợp tổ hợp murrayafoline A 2', 4'- dihydroxychalcone thông qua cầu liên kết 4-methylene-1-ethylene-1,2,3-triazole 50 3.3.1 Tổng hợp 4'-(2-azidoethoxy)-2'-hydroxychalcone (104a-104g) 50 3.3.2 Tổng hợp tổ hợp murrayafoline A 2',4'-dihydroxychalcone thông qua cầu liên kết 4-methylene-1-ethylene-1,2,3-triazole 55 3.4 Tổng hợp dẫn xuất murrayafoline A có mạch ngồi β-amino alcohol 56 3.4.1 Tổng hợp 1-(1-methoxy-3-methyl-N-carbazolyl)-2,3-epoxypropane (115) 56 3.4.2 Quy trình chung cho phản ứng mở vịng với amin tổng hợp dẫn xuất 116-130 57 3.5 Tổng hợp dẫn xuất murrayafoline A với amine thông qua cầu liên kết trimethylene 59 iv 3.5.1 Tổng hợp dẫn xuất 3-(1-methoxy-3-methyl-N-carbazolyl)propyl bromide 59 3.5.2 Tổng hợp hợp dẫn xuất murrayafoline A với amine 59 3.5.3 Quy trình tổ hợp chung cho tổng hợp 131 với 5-fluorouaracil, thymine, uracil 60 3.5.4 Tổng hợp methyl 1-cyclopropyl-6-fluoro-7-(4-(3-(1-methoxy-3-methyl-9Hcarbazol-9-yl)propyl) piperazin-1-yl)-4-oxo-1,4-dihydroquinoline-3-carboxylate (148) .61 3.5.5 Qui trình chung tổng hợp bismurrayafoline A 149 tổ hợp murrayafoline A với acridone 151 62 3.5.6 Tổng hợp murrayafoline A với sesquiterpene .63 3.5.7 Tổng hợp dẫn xuất khác murrayafoline A 65 3.6 Tổng hợp dẫn xuất murrayafoline A thông qua chuyển hóa nhóm -OCH3 .67 3.6.1 Tổng hợp 1-hydroxy-3-methylcarbazole (29) 67 3.6.2 Qui trình chung cho phản ứng ester hóa 1-hydroxy-3- methylcarrbazole 68 3.6.3 Qui trình O-allyl hóa 1-hydroxy-3-methylcarbazole (172) 68 3.7 Đánh giá hoạt tính sinh học dẫn xuất murrayafoline A 69 3.7.1 Đánh giá hoạt tính gây độc tế bào dẫn xuất murrayafoline A 69 3.7.2 Đánh giá khả ức chế khối u thạch mềm .69 CHƯƠNG IV: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 70 4.1 Tổng hợp tổ hợp murrayafoline A 2'-hydroxychalcone 70 4.2 Tổng hợp tổ hợp murrayafoline A 4'-hydroxychalcone thông qua cầu liên kết trimethylene 77 Tổng hợp tổ hợp murrayafoline A 2',4'- dihydroxychalcone thông qua cầu liên kết 4-methylene-1-ethylene-1,2,3-triazole 82 4.4 Tổng hợp dẫn xuất murrayafoline A có mạch ngồi β-amino alcohol 89 4.5 Tổng hợp dẫn xuất murrayafoline A với amine thông qua cầu liên kết trimethylene 98 4.6 Tổng hợp dẫn xuất murrayafoline A thơng qua chuyển hóa nhóm -OCH3 .115 4.7 Thử nghiệm hoạt tinh sinh học dẫn xuất murrayafoline A 121 4.7.1 Thử nghiệm hoạt tính gây độc tế bào dẫn xuất murrayafoline A hydroxychalcone, 1-ester 1-alloxy 121 v 4.7.2 Thử nghiệm hoạt tính gây độc tế bào dẫn xuất có mạch ngồi β-amino alcohol .123 4.7.3 Thử nghiệm hoạt tính gây độc tế bào dẫn xuất murrayafoline A amine thông qua cầu liên kết trimethylene 125 4.7.4 Kết đánh giá khả ức chế khối u thạch mềm 127 V KẾT LUẬN 128 KIẾN NGHỊ 129 CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN 131 TÀI LIỆU THAM KHẢO 132 PHỤ LỤC 145 vi DANH MỤC HÌNH Hình 1.1.1: Cấu trúc carbazole (1), murrayanine (2), 3-methylcarbazole (3) .3 Hình 1.1.2.2: Cấu trúc dẫn xuất carbazole 18 19 .8 Hình 1.2.1: Cấu trúc murrayafoline A (8) Hình 1.2.2.1: Sơ đồ sinh tổng hợp dẫn xuất 3-methyl carbazole alkaloid 11 Hình 1.2.2.2.1: Sơ đồ tổng hợp murrayafoline A từ hợp chất 27 11 Hình 1.2.2.2.2: Sơ đồ tổng hợp murrayafoline A (8) từ hợp chất 30 12 Hình 1.2.2.2.3: Sơ đồ tổng hợp murrayafoline A từ hợp chất 34 12 Hình 1.2.2.2.4: Sơ đồ tổng hợp murrayafoline A từ hợp chất 39 13 Hình 1.2.2.2.5: Sơ đồ tổng hợp murrayafoline A từ hợp chất 45 13 Hình 1.2.2.2.6: Sơ đồ tổng hợp murrayafoline A từ hợp chất 47 14 Hình 1.2.2.2.7: Sơ đồ cải tiến tổng hợp murrayafoline A từ hợp chất 47 .14 Hình 1.2.2.2.8: Sơ đồ tổng hợp murrayafoline A từ hợp chất 50 15 Hình 1.2.2.2.9: Sơ đồ tổng hợp murrayafoline A từ hợp chất 53 15 Hình 1.2.2.2.10: Sơ đồ tổng hợp murrayafoline A từ hợp chất 57 15 Hình 1.2.2.2.11: Sơ đồ tổng hợp murrayafoline A từ hợp chất 61 16 Hình 1.2.3.1: Sơ đồ tổng hợp dẫn xuất murrayanine .17 Hình 1.2.3.2: Sơ đồ tổng hợp dẫn xuất 66 17 Hình 1.2.3.3: Sơ đồ tổng hợp dẫn xuất murrayquinone A 67 18 Hình 1.2.3.4: Sơ đồ tổng hợp dẫn xuất biscarbazole 68, 69 19 Hình 1.2.3.5: Sơ đồ tổng hợp dẫn xuất biscarbazole 72, 73 20 Hình 1.2.3.6: Sơ đồ tổng hợp dẫn xuất biscarbazole 74 .20 Hình 1.2.3.7: Sơ đồ tổng hợp dẫn xuất biscarbazole 73, 76 21 Hình 1.2.3.8: Sơ đồ tổng hợp dẫn xuất nhờ chuyển hóa nhóm 1-OCH3 .22 Hình 1.2.3.9: Sơ đồ tổng hợp dẫn xuất nhờ chuyển hóa nhóm -NH- 22 Hình 1.3.1: Cấu trúc tổng quát chalcone 31 Hình 1.3.2.1.1: Sơ đồ tổng hợp chalcone phản ứng Claisen-Schmids .32 Hình 1.3.2.1.2: Sơ đồ phản ứng phụ Canizaro 33 Hình 1.3.2.2: Sơ đồ tổng hợp chalcone phản ứng Wittig 33 Hình 1.3.2.3: Sơ đồ tổng hợp chalcone từ bazơ Schiff 34 vii Hình 1.3.2.4: Sơ đồ tổng hợp chalcone từ dẫn xuất kim 34 Hình 1.3.2.5: Sơ đồ tổng hợp chalcone từ dẫn xuất α,β-dibromchalcone 35 Hình 1.3.2.6: Sơ đồ tổng hợp dihydroxychalcone phản ứng quang hóa (Fries) 35 Hình 1.3.2.7: Sơ đồ tổng hợp chalcone từ β-chlorovinyl ketone 36 Hình 2.2: Sơ đồ chế phản ứng azide alkyne 40 Hình 4.1: Sơ đồ tổng hợp dãy dẫn xuất murrayafoline A 70 Hình 4.1.1: Sơ đồ tổng hợp dẫn xuất murrayafoline A với 2'-hydroxychalcone 72 Hình 4.1.2: Một phần phổ 1H-NMR dẫn xuất 90 72 Hình 4.1.3: Một phần phổ HSQC dẫn xuất 90 .73 Hình 4.1.4: Một phần phổ HMBC dẫn xuất 90 73 Hình 4.1.5: Cơng thức cấu tạo dẫn xuất 90 74 Hình 4.2.1: Sơ đồ tổng hợp dẫn xuất murrayafoline A với 4'hydroxychalcone 78 Hình 4.2.2: Một phần phổ 1H-NMR dẫn xuất 97 78 Hình 4.2.3: Một phần phổ 13C-NMR dẫn xuất 97 79 Hình 4.2.4: Phổ MS dẫn xuất 97 79 Hình 4.2.5: Công thức cấu tạo dẫn xuất 97 80 Hình 4.3.1: Sơ đồ tổng hợp dẫn xuất murrayafoline A 2', 4'dihydroxychalcone 82 Hình 4.3.2: Một phần phổ HSQC dẫn xuất 111 84 Hình 4.3.3: Một phần phổ HMBC dẫn xuất 111 85 Hình 4.3.4: Cơng thức cấu tạo dẫn xuất 111 85 Hình 4.4.1: Sơ đồ tổng hợp 1-(1-methoxy-3-methyl-N-carbazolyl)-2,3epoxypropane sử dụng m -CPBA 90 Hình 4.4.2: Sơ đồ mở vịng epoxy với amine .91 Hình 4.4.3: Một phần phổ HSQC dẫn suất 116 92 Hình 4.4.4: Một phần phổ HMBC dẫn xuất 116 92 Hình 4.4.5: Cơng thức cấu tạo dẫn xuất 116 93 Hình 4.5.1: Sơ đồ tổng hợp murrafoline A với amine bậc hai 98 viii Hình 4.5.2: Sơ đồ tổng hợp murrayafoline A với 5-FU, nucleobase 100 Hình 4.5.3: Sơ đồ tổng hợp murrayafoline A với ciprofloxacin .100 Hình 4.5.4: Sơ đồ tổng hợp biscarbazole 149, 151 101 Hình 4.5.5: Phổ 1H-NMR dẫn xuất 143 102 Hình 4.5.6: Phổ 13C-NMR dẫn xuất 143 102 Hình 4.5.7: Sơ đồ tổng hợp tổ hợp murrayafoline A với zerumbone 108 Hình 4.5.8: Sơ đồ tổng hợp tổ hợp murrayafoline A với artemisinin .108 Hình 4.5.9: Sơ đồ tổng hợp 161 110 Hình 4.5.10: Sơ đồ tổng hợp 2-(1-methoxy-3-methyl-N-carbazolyl) acetic acid (162) 111 Hình 4.5.11: Một phần phổ 1H-NMR 163 111 Hình 4.5.12: Phổ 13C-NMR 2-(1-methoxy-3-methyl-N-carbazolyl) acetic acid (162) 112 Hình 4.5.13: Cơng thức cấu tạo 3-(1-methoxy-3-methyl-9H-carbazol-9-yl)propan-1-ol (163) 113 Hình 4.5.14: Sơ đồ tổng hợp dẫn xuất 166 114 Hình 4.6.1: Quá trình tổng hợp ester murrayafoline A 115 Hình 4.6.2: Phổ 1H-NMR (3-methyl-9H-carbazolyl-1)cinnamate (168) 116 Hình 4.6.3: Phổ 13C-NMR (3-methyl-9H-carbazolyl-1)cinnamate (168) 117 Hình 4.6.4: Phổ MS (3-methyl-9H-carbazolyl-1)cinnamate (168) 117 Hình 4.6.5: Cấu trúc (3-methyl-9H-carbazolyl-1)cinnamate (168) 118 Hình 4.6.6: Sơ đồ tổng hợp 1-(allyloxy)-3-methyl-9H-carbazole (172) 119 Hình 4.6.7: Phổ 1H-NMR 1-(allyloxy)-3-methyl-9H-carbazole (172) .119 Hình 4.6.8: Phổ 13C-NMR 1-(allyloxy)-3-methyl-9H-carbazole (172) 120 Hình 4.6.9: Phổ MS 1-(allyloxy)-3-methyl-9H-carbazole (172) 120 Hình 4.6.10: Cấu trúc 1-(allyloxy)-3-methyl-9H-carbazole (172) .121 Hình 4.7.4: Hình ảnh khối u Hep-G2 thạch mềm khơng có có xử lý với Meiso (116) 127 ix DANH MỤC BẢNG Bảng 4.1.1: Dữ liệu phổ 1H-NMR dẫn xuất murrayafoline A 2'-hydroxychalcone 74 Bảng 4.1.2: Dữ liệu phổ 13C-NMR dẫn xuất murrayafoline A 2'-hydroxychalcone 76 Bảng 4.2.1: Dữ liệu phổ 1H-NMR dẫn xuất murrayafoline A 4'-hydroxychalcone 80 Bảng 4.2.2: Dữ liệu phổ 13C-NMR dẫn xuất murrayafoline A 4'-hydroxychalcone 81 Bảng 4.3.1: Dữ liệu phổ 1H-NMR dẫn xuất murrayafoline A 2', 4'- dihydroxychalcone 86 Bảng 4.3.2: Dữ liệu phổ 13C-NMR dẫn xuất murrayafoline A 2', 4'- dihydroxychalcone88 Bảng 4.4.1: Dữ liệu phổ 1H-NMR dẫn xuất murrayafoline A có mạch ngồi βamino alcohol 93 Bảng 4.4.2: Tín hiệu phổ 13C-NMR tổ hợp có mạch ngồi chứa nhóm β-amino alcohol 96 Bảng 4.5.1: Dữ liệu phổ 1H-NMR chi tiết dẫn xuất 133-138, 142-146, 148, 149, 151 103 Bảng 4.5.2: Dữ liệu phổ 13C-NMR chi tiết dẫn xuất 133-138, 142-146, 148, 149, 151 105 Bảng 4.5.3: Dữ liệu phổ 1H-NMR 13C-NMR dẫn xuất 157, 160 109 Bảng 4.7.1: Hoạt tính gây độc tế bào dẫn xuất murrayafoline A 121 Bảng 4.7.2: Hoạt tính gây độc tế bào dẫn xuất murrayafoline có mạch ngồi βamino alcohol 124 Bảng 4.7.3: Hoạt tính gây độc tế bào dẫn xuất murrayafoline amine thông qua cầu liên kết trimethylene 125 x 5.13 Phổ NMR, MS dẫn xuất 149 (BisM1) 207 5.14 Phổ NMR, MS dẫn xuất 151 (BisM2) 208 5.15 Phổ NMR, MS dẫn xuất 157 (MUZE) 209 5.16 Phổ NMR, MS dẫn xuất 160 (BMUHA) 210 211 5.17 Phổ NMR, MS dẫn xuất 161 (PreMAA) 212 5.18 Phổ NMR, MS dẫn xuất 162 (MAA) 213 214 5.19 Phổ NMR, MS dẫn xuất 163 (ZAMIM) 215 5.20 Phổ NMR, MS dẫn xuất 166 (PM) 216 Phổ NMR, MS dẫn xuất murrayafoline A thơng qua chuyển hóa nhóm -OCH3 6.1 Phổ NMR, MS dẫn xuất 29 (MU-1) 217 6.2 Phổ NMR, MS dẫn xuất 168 (MuOCina) 218 6.3 Phổ NMR, MS dẫn xuất 170 (MuOBeMeCl) 219 6.4 Phổ NMR, MS dẫn xuất 172 (MuOACl) 220 221 ... carbazole alkaloid murrayafoline A 10 1.2.2.1 Sinh tổng hợp murrayafoline A 10 1.2.2.2 Tổng hợp toàn phần murrayafoline A 11 1.2.3 Tổng hợp số dẫn xuất murrayafoline A. .. cho tổng hợp murrayafoline A dẫn xuất Một đường chung tổng hợp toàn phần murrayafoline A tổng hợp Indole Fischer dẫn xuất 27 [48] Năm 1968, Chakraborty cộng tổng hợp murrayanine (2) qua dẫn xuất. .. alkaloid khác qua giai đoạn trung gian tổng hợp murrayafoline A, lại số dẫn xuất tạo từ chất đầu murrayafoline A phân lập từ thực vật Năm 1968, Chakraborty Chowdhury [48] tổng hợp toàn phần dẫn