Nghiên cứu bán tổng hợp chất trung gian trong quy trình tổng hợp thuốc chống ung thư vinblastin từ catharathin và vindolin chiết tách từ cây dừa cạn (catharanthur roseus)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG MAI VĂN ĐẠT NGHIÊN CỨU BÁN TỔNG HỢP CHẤT TRUNG GIAN TRONG QUY TRÌNH TỔNG HỢP THUỐC UNG THƯ VINBLASTIN TỪ CATHARATHIN VÀ VINDOLIN CHIẾT TÁCH TỪ CÂY DỪA CẠN (CATHARANTHUR ROSEUS) LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Đà Nẵng – Năm 2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG MAI VĂN ĐẠT NGHIÊN CỨU BÁN TỔNG HỢP CHẤT TRUNG GIAN TRONG QUY TRÌNH TỔNG HỢP THUỐC UNG THƯ VINBLASTIN TỪ CATHARATHIN VÀ VINDOLIN CHIẾT TÁCH TỪ CÂY DỪA CẠN (CATHARANTHUR ROSEUS) Chuyên ngành: Hóa Hữu Mã số: 60.44.27 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Người hướng dẫn khoa học: GS.TSKH TRẦN VĂN SUNG Đà Nẵng – Năm 2012 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu kết nghiên cứu nêu luận văn trung thực, đồng tác giả cho phép sử dụng chưa công bố cơng trình nghiên cứu khác Tác giả luận văn MAI VĂN ĐẠT MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 ĐẶT VẤN ĐỀ MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU BỐ CỤC CỦA LUẬN VĂN TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU CHƯƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 TỔNG QUAN VỀ CÂY DỪA CẠN 1.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP VINBLASTIN 15 1.2.1 Giới thiệu vinblastin 15 1.2.2 Phương pháp bán tổng hợp 15 1.3 TỔNG HỢP TOÀN PHẦN VINBLASTIN 25 CHƯƠNG NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 30 2.1 NGUYÊN LIỆU 30 2.2 DUNG MƠI VÀ HĨA CHẤT NGHIÊN CỨU 30 2.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP CHUYỂN HÓA HÓA HỌC 30 2.4 PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC HÓA HỌC CỦA CÁC CHẤT 30 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM 31 3.1 THIẾT BỊ VÀ HÓACHẤT 31 3.1.1 Hóa chất 31 3.1.2 Thiết bị 31 3.2 NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP CÁC CHẤT TRUNG GIAN TRONG QUY TRÌNH TỔNG HỢP VINBLASTIN 32 3.2.1 Tổng hợp chất 56 (dimethyl - 2- oxoglutarat) 33 3.2.2 Tổng hợp hợp chất 57 34 3.2.3 Tổng hợp chất 58 59 35 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 37 4.1 TỔNG HỢP HỢP CHẤT 56 (dimethyl - 2-oxoglutarat) 37 4.2 TỔNG HỢP HỢP CHẤT 57 42 4.3 TỔNG HỢP CHẤT 58 VÀ 59 51 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 60 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 61 QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT CÁC KÝ HIỆU H-NMR Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton 13 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân Cacbon-13 δ(ppm) Độ chuyển dịch hóa học tính ppm J(Hz) Hằng số tương tác tính Hz s singlet brs singlet tù d dublet dd dublet dublet m multiplet q quartet t triplet C-NMR CÁC CHỮ VIẾT TẮT FT-IR Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier MS Phổ khối lượng EI-MS Phổ khối ion hóa va chạm electron ESI-MS Phổ khối lượng ion hóa bụi điện tử SKC Sắc ký cột SKBM Sắc ký mỏng DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu bảng Tên bảng Trang 4.1 Số liệu phổ 1H- 13C-NMR hợp chất 57 43 4.2 Số liệu phổ 1H- 13C-NMR hợp chất 59 52 DANH MỤC HÌNH ẢNH Số hiệu Tên hình hình Trang 1.1 Lá hoa dừa cạn 1.2 Một số alkaloid tiêu biểu dừa cạn 12 1.3 Sơ đồ bán tổng hợp anhiđrovinblastin 15 16 1.4 Sơ đồ bán tổng hợp vinblastin Atta-ur-Rahman cộng 17 1.5 Sơ đồ tổng hợp vinblastin Potier cộng 18 1.6 Sơ đồ tổng hợp vinblastin Kutney cộng 19 1.7 Sơ đồ tổng hợp anhiđrovinblastin Kutney cộng 19 1.8 Sơ đồ tổng hợp vinblastin từ anhiđrovinblastin 15 20 1.9 Sơ đồ tổng hợp vinblastin Boger cộng 20 1.10 Sơ đồ tóm tắt phương pháp điều chế vinblastin từ vindolin cathrathin 22 1.11 Sơ đồ tổng hợp vinblastin từ catharanthin vindolin 23 1.12 Sơ đồ tổng hợp (±)-catharanthin Raucher cộng 24 1.13 Sơ đồ tổng hợp vinblastin từ vindolin 25 1.14 Tổng hợp vinblastin từ hai tác nhân chìa khóa 41 25 1.15 Sơ đồ tổng hợp toàn phần vindolin 26 1.16 Sơ đồ tổng hợp nhân indol 41 26 1.17 Sơ đồ tổng hợp toàn phần vinblastin 3.1 Sơ đồ tổng hợp hợp chất trung gian quy trình 27 tổng 33 4.1 Phổ hồng ngoại chất 56 38 4.2 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H-NMR chất 56 39 4.3 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H-NMR chất 56 40 4.4 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13C-NMR chất 56 41 4.5 Phổ hồng ngoại chất 57 44 4.6 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H-NMR chất 57 45 4.7 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H-NMR chất 57 46 4.8 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H-NMR chất 57 47 4.9 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13C-NMR chất 57 48 4.10 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13C-NMR chất 57 49 4.11 Phổ khối ESI-MS chất 57 50 4.12 Phổ hồng ngoại chất 59 53 4.13 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H-NMR chất 59 54 4.14 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H-NMR chất 59 55 4.15 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H-NMR chất 59 56 4.16 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13C-NMR chất 59 57 4.17 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13C-NMR chất 59 58 50 Hình 4.11 Phổ khối ESI-MS chất 57 51 4.3 TỔNG HỢP CHẤT 58 VÀ 59 Chất 58: Chất 58 chất trung gian, khơng bền, chúng tơi chuyển hóa ln thành chất 59 xác định cấu trúc chất 59 Chất 59: (3-Oxo-9-methoxycarbonylindolizino[8,7-b]indole) Phổ hồng ngoại: (Hình 4.12) cho đỉnh hấp thụ đặc trưng nhóm keton 1731,15 cm-1 Phổ 1H-NMR (Hình 4.13; 4.14 4.15) có hai tín hiệu dublet với H = 7,50 (1H, d, J = 7,5 Hz, H-5); 7,31 (1H, d, J = 7,5 Hz, H-2) hai tín hiệu triplet với H = 7,18 (1H, t, J = 7,0 Hz, H-4); 7,12 (1H, t, J = 7,0 Hz, H-3) Đặc biệt xuất tín hiệu singlet  =3,65 (3H, s, OCH3) đặc trưng cho nhóm OCH3 Phổ 13C-NMR (Hình 4.16 4.17) có mặt 16 cacbon có nhóm CH2 cacbon bậc 2; nhóm OCH3 cacbon bậc 1; nhóm cacbon bậc nhóm cacbon bậc (C) Đặc biệt phổ 13C-NMR xuất tín hiệu  = 173,75 đặc trưng cho nhóm keton (C-16)  = 171,17 ppm đặc trưng cho nhóm este (C-17) Phổ khối ESI-MS cho pic có m/z= 285 pic ion giả định [M+H]+ phù hợp với cơng thức phân tử C16H16O3N2 (Hình 4.18) Từ số liệu phổ hồng ngoại, phổ khối, 1H -NMR chất 59 hoàn toàn phù hợp với tài liệu [28] (xem bảng 4.2) 13 C-NMR 52 Bảng 4.2 Số liệu phổ 1H- 13C-NMR chất 59 STT Chất 59 H (J=Hz) Tài liệu [28] C C C H (J=Hz) 126,64 122,35 7,31 (1H, d , J=7,5 Hz) 7,38 (1H, d , J=8,7 Hz) 119,87 7,12 (1H, t, J=7,0 Hz) 7,23 (1H, t , J=7,8 Hz) 118,43 7,18 (1H, t, J=7,0 Hz) 7,13 (1H, t, J=7,8 Hz) 111,06 7,50 (1H, d, J=7,5 Hz) 7,51(1H, d, J=7,8 Hz) 136,38 - 132,45 105,54 10 23,60 3,15 – 3,45 (2H, m) 3,05 – 3,30 (2H, m) 11 52,53 5,20 – 5,36 (2H) 4,58 (2H, m) 12 - 13 49,35 14 31,51 2,49 – 2,78 (2H, m) 2,49 – 2,82 (2H, m) 15 26,32 2,65 (2H, m) 2,54 (2H, m) 16 173,75 17 171,17 18 52,23 3,65 (3H, s) 3,79 (3H, s) 53 Hình 4.12 Phổ hồng ngoại chất 59 54 Hình 4.13 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H-NMR chất 59 55 Hình 4.14 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H-NMR chất 59 56 Hình 4.15 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H-NMR chất 59 57 Hình 4.16: Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13C-NMR chất 59 58 Hình 4.17 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13C-NMR chất 59 59 Hình 4.18 Phổ khối ESI-MS chất (59) 60 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận - Chúng tổng hợp chất trung gian 56, 57, 58, 59 quy trình tổng hợp toàn phần vinblastin làm thuốc chống ung thư với hiệu suất cao, quy trình khơng phức tạp - Các sản phẩm thu được xác định cấu trúc hóa học việc kết hợp phương phương pháp phổ đại như: Phổ hồng ngoại (FTIR); phổ khối phân giải cao (HR-ESI-MS); phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H-NMR, 13 C-NMR Các số liệu phổ cho thấy phù hợp hoàn toàn chất tổng hợp với cấu trúc dự đoán Kiến nghị Tiếp tục nghiên cứu tổng hợp hợp chất quy trình bán tổng hợp chất trung gian quy trình tổng hợp toàn phần thuốc chống ung thư vinblastin từ hóa chất 61 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt [1] Đào Hùng Cường, Lê Xuân Văn (2011), “Nghiên cứu chiết tách alkaloid rễ dừa cạn hoa hồng Bình Định”, Tạp chí khoa học cơng nghệ, Đại học Đà nẵng, số 2(43) tr.85-92; [2] Võ Văn Chi (1997), Từ điển thuốc Việt Nam, Nxb Y học , Hà Nội; [3] Nguyễn Văn Đàn cộng (1970), Dược học, 1970 (4), 10; [4] Phạm Thanh Kỳ cộng (1995), Dược học, 1995 (5), 2; [5] Đỗ Tất Lợi (1995), Cây thuốc vị thuốc Việt Nam, Nxb KHKT, Hà Nội; [6] Trần Hữu Nguyên cộng (1997), Dược học, 1997 (5), 22; [7] Trần Hữu Nguyên cộng (1999), Báo cáo kết Đề tài Khoa học Công nghệ Bộ Y tế KY 02-03, Xn Dược phẩm TW2; [8] Nguyễn Lê Tuấn, Trần Văn Lộc, Nguyễn Quốc Vượng, Trần Bạch Dương, Trần Văn Sung (2012), “Nghiên cứu tổng hợp vinblastin từ catharathin vindolin chiết tách từ dừa cạn’’, Tạp chí khoa học, T50 (2) 211-215 Tài liệu tiếng Anh [9] A.S Baldwin et al (1997), Use of NF – κB inhibition in combination therapy for cancer, US Paten 6,831,057; [10] Brossi, A., Suffness, M., Eds (1990), The Alkaloids Antitumor Bisindole Alkaloids from Catharanthus roseus (L.), Academic Press, Inc., San Diego 62 [11] Arnold Brossi Ed (1990), The alkaloids – Antitumor Bisindole Alkaloids from Catharanthus roseus (L.), 37, Academic Pres, Inc., San Diego California [12] Atta ur Rahman, Anwer Basha, Maryam Ghazala, (1976), Synthesis studies of anti-Leukaemic alkaloids- VII The partial synthesis of vinblastine, Tetrahedron Letters, 27, pp 2351-2354 [13] A.D Kinghorn (1985), A phytochemical approach to bioscreening of natural proucts, in Drug Bioscreening: Fundamentals of Drug Evaluation Techniques in Pharmacology, E.B Thompson ed , Graceway Pubishing, New york; [14] International Union of Pure and Applied Chemistry (1999), Organic chemistry division commission on nomenclature of organic chemistry (III.1), Revised section F: Natural products and related compounds, Pure Appl Chem 71(4), pp 587–643 [15] Johnson, I.S., Wright, H.F., and Svoboda, G.H., “Experimental basis for clinical evaluation of antitumor principles from Vinca rosea Linn”, J Lab Clin Med., 1959, 54, 830- 837 [16] Hayato Ishikawa, David A Colby, and Dale L Boger (2008), Direct Coupling of Catharanthine and Vindoline to Provide Vinblastine: Total Synthesis of (+)- and ent-(-)-Vinblastine, J Am Chem Soc., 130, pp 420-421 [17] J Vukovic, A E Goodbody, J P Kutney, M Misawa (1988), Production of 3’,4’-Anhydrovinblastine: A unique chemical synthesis, Tetrahedron, 44(2), pp 325-331 [18] Kutney JP, Choi LS, Nakano J, Tsukamoto H (1988), Biomimetic chemical transformation of 3',4'-anhydrovinblastin to vinblastine and related bisindole alkaloids, Heterocycles, 27, pp 1837-1843 63 [19] Mai Ngoc Tam et al (1998), The Ninth ASIAN Symposium on Medicina plant, Spices and other Natural products, 24-28 September, Hanoi, Vietnam, 1998, MO5A, 127; PC8, 257; [20] Gordon M Cragg, David G.I Kingston, David J Newman, Eds (2005), Anticancer agents from natural products, Taylor & Francis Group, USA [21] Pierre Mangeney, R Zo Andriamialisoa, Nicole Langlois, Yves Langlois, Pierre Potier (1979), Preparation of Vinblastine, Vincristine, and Leurosidine, Antitumor Alkaloids from Catharanthus spp (Apocynaceae), J Am Chem Soc., 101(8), pp 2243-2245 [22] Philip Magnus, Mark Ladlow, Chung Sook Kim, and Peter Boniface (1998), “Use of the barton decarboxylation procedure in indole ankaloid chemistry1”, Heterocycles, Vol(28), pp(2) [23] N.R Farnswoth et al (1990), The role of ethnopharmacology in drug development, in Bioactive Compounds from Plants, D.J Chadwick and J Mars eds , Wiley, New york; [24] N.Sakamoto et al (1998): a/ Menthod for the preparation of 3’, 4’ – anhydovinblastine, EP 0569043; b/ Process for the preparation of binary indol alkaloids, US Paten 5,432,579; [25] James P Kutney, et al (2001), Process of synthesis of 3’,4’anhydrovinblastine, vinblastine and vincristine, US Pat RE37,449E [26] Pierre Potier (1980), Synthesis of the antitumor dimeric indole alkaloids from Catharanthus species (Vinblastine group), Journal of Natural Products, 43(1), pp 72-86 64 [27] Potier P., Mangeney P., Langlois N., Langlois Y (1981), Process for the synthesis of vinblastine and leurosidine, US Pat No 4305875 [28] Phan Dinh Chau et al (1990), Heterocycles, 31 (7), 1183; [29] Stanley Rawher, Brian L Bray, and Ross F Lawrence (1987), Synthesis of (±)-Catharanthine, (+)-Anhydrovinblastine, and (-)- Anhydrovincovaline, J Am Chem Soc.,109(2), pp 442-446 [30] Tatsuya Shirahama, Takeyuki Kohno, Tomohiro Kaijima, Yasuo Nagaoka, Daisuke Morimoto, kazumasa Hirata, Shinichi Uesato (2006), Stereoselective conversion of anhydrovinblastine into vinblastine utilizing an anti-vinblastine monoclonal antibody as a chiral mould, Chem Pharm Bull., 54(5), pp 665-668 [31] De Luca V., St Pierre B., “The cell and developmental biology of alkaloid biosynthesis”, Trends Plant Sci., 2000, 5, 168-173 [32] V.T.Jr DeVita et al (1970), Cancer, Principles and Practice of Oncology, ed 2nd, S Hellman and S.A Rosenberg eds., J.B Lippicott Co., Philaelphia; [33] Satoshi Yokoshima, Toshihiro Ueda, Satoshi Kobayashi, Ayato Sato, Takeshi Kuboyama, Hidetoshi Tokuyama, and Tohru Fukuyama (2003), Stereocontrolled total synthesis of (+)-vinblastine, Pure Appl Chem., 75(1), pp 29–38 ... DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG MAI VĂN ĐẠT NGHIÊN CỨU BÁN TỔNG HỢP CHẤT TRUNG GIAN TRONG QUY TRÌNH TỔNG HỢP THUỐC UNG THƯ VINBLASTIN TỪ CATHARATHIN VÀ VINDOLIN CHIẾT TÁCH TỪ CÂY DỪA CẠN (CATHARANTHUR. .. Tổng hợp số chất trung gian quy trình tổng hợp vinblastin theo sơ đồ Sơ đồ tổng hợp chất trung gian để tổng hợp vinblastin 3 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU - Nghiên cứu quy trình tổng hợp bốn chất. .. chất trung gian quy trình tổng hợp thuốc chống ung thư vinblastin từ catharathin vindolin chiết tách từ dừa cạn? ?? MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Luận văn phần đề tài nghiên cứu thuộc “Chương trình nghiên cứu