Luận văn thạc sĩ nghiên cứu tổng hợp và hoạt tính sinh học các dẫn xuất mới của ( ) gossypol

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN THỊ THANH NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ HOẠT TÍNH SINH HỌC CÁC DẪN XUẤT MỚI CỦA (-)-GOSSYPOL LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT HOÁ HỌC HÀ NỘI – NĂM 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN THỊ THANH NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ HOẠT TÍNH SINH HỌC CÁC DẪN XUẤT MỚI CỦA (-)-GOSSYPOL Chuyên ngành: Kỹ thuật hóa học LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT HOÁ HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : PGS.TS TRẦN KHẮC VŨ HÀ NỘI – NĂM 2017 Luận văn thạc sỹ Nguyễn Thị Thanh LỜI CAM ĐOAN Luận văn Thạc sỹ khoa học chuyên ngành Kỹ thuật hoá học với đề tài “Nghiên cứu tổng hợp hoạt tính sinh học dẫn xuất (-)-Gossypol” hoàn thành hướng dẫn khoa học PGS TS Trần Khắc Vũ - Bộ môn Cơng nghệ hố dược bảo vệ thực vật - Viện Kỹ thuật hoá học - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Tôi xin cam đoan số liệu, kết luận nghiên cứu trình bày luận văn trung thực không chép nội dung từ luận văn thạc sỹ hay tiến sỹ khác Học viên Nguyễn Thị Thanh SHHV: CB150020 Luận văn thạc sỹ Nguyễn Thị Thanh LỜI CẢM ƠN Luận văn hồn thành Bộ mơn Cơng nghệ Hoá dược & Bảo vệ thực vật - Viện Kỹ thuật Hoá học - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Với kính trọng lịng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành gửi lời cảm ơn tới PGS TS Trần Khắc Vũ, Bộ môn Công nghệ Hoá dược BVTV, Viện Kỹ thuật Hoá học, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội giao đề tài, tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho em suốt trình học tập, thực nghiệm hoàn thiện luận văn Em xin chân thành cảm ơn thầy, cô rong Bộ mơn Cơng nghệ Hố dược BVTV - Viện Kỹ thuật Hóa học - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi cho em suốt trình học tập làm thực nghiệm Em xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè động viên giúp đỡ em trình học tập hoàn thiện luận văn Hà Nội, ngày tháng năm 2017 Tác giả luận văn Nguyễn Thị Thanh SHHV: CB150020 Luận văn thạc sỹ Nguyễn Thị Thanh DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT H NMR Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (Proton Magnetic Resonance Spectroscopy) 13 C NMR Phổ cộng hưởng từ hạt nhân carbon 13 (Carbon 13 Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy) TLC Sắc kí mỏng (Thin layer chromatography) EtOH Ethanol MeOH Methanol AcOH Acetic acid DMSO Dimethyl sulfoxide UV Ultraviolet s Singlet d Doublet m Multiplet br Broad δ Độ chuyển dịch hóa học ppm part per million J Hằng số tương tác spin-spin RT Nhiệt độ phịng (Room temperature) đnc Điểm nóng chảy rf Reflux SHHV: CB150020 Luận văn thạc sỹ Nguyễn Thị Thanh MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN VỀ GOSSYPOL 1.1.1 Sự tồn gossypol hạt 1.2 ĐẶC TÍNH CỦA GOSSYPOL…………………………………………3 1.2.1 Tính chất lý hóa 1.2.2 Hoạt tính sinh học 1.2.2.1 Hoạt tính chống ung thư 1.2.2.2 Hoạt tính tránh thai cho nam giới (ANTIFERTILITY) 1.2.2.2 Hoạt tính khác 1.3 MỘT SỐ DẪN XUẤT CỦA GOSSYPOL 1.3.1 Dẫn xuất methyl gossypol 1.3.2 Dẫn xuất O – glycoside gossypol 10 1.3.3 Dẫn xuất bazơ Schiff 11 1.3.4 Dẫn xuất hydrazon gossypol 12 1.3.5 Một số hoạt tính sinh học đáng ý dẫn xuất gossypol 13 CHƯƠNG THIẾT BỊ, DỤNG CỤ VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 16 2.1 THIẾT BỊ, HÓA CHẤT DÙNG TRONG TỔNG HỢP 16 2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 16 2.2.1 Phương pháp sắc ký mỏng xác định điểm nóng chảy 16 2.2.2 Phương pháp xác định cấu trúc 16 2.2.3 Phương pháp xác định đồng phân quang học 17 2.2.4 Phương pháp đánh giá hoạt tính sinh học 17 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM 18 3.1 TÁCH ĐỒNG PHÂN (-) GOSSYPOL TỪ HỖN HỢP (±) GOSSYPOL 18 3.2 TỔNG HỢP BAZƠ SCHIFF VÀ CÁC HYDRAZON CỦA (-)-GOSSYPOL 19 3.2.1 Quy trình chung tổng hợp bazơ Schiff (-)-gossypol (15-18) 19 3.2.2 Quy trình chung tổng hợp hydrazone 19-28 22 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 32 SHHV: CB150020 Nguyễn Thị Thanh Luận văn thạc sỹ 4.1 KẾT QUẢ TÁCH ĐỒNG PHÂN (-) GOSSYPOL 32 4.2 TỔNG HỢP CÁC DẪN XUẤT BAZƠ SCHIFF VÀ HYDRAZONE CỦA GOSSYPOL 33 4.2.1 Tổng hợp dẫn xuất bazơ Schiff gossypol 15-18 33 4.2.2 Tổng hợp dẫn xuất hydrazone gossypol (19-28) 34 4.3 HOẠT TÍNH ĐỘC TẾ BÀO 36 KẾT LUẬN 41 TÀI LIỆU THAM KHẢO 42 PHỤ LỤC 48 SHHV: CB150020 Luận văn thạc sỹ Nguyễn Thị Thanh DANH MỤC SƠ ĐỒ, BẢNG BIỂU Trang Sơ đồ 1: Các dạng tautomeric Gossypol………………………… ……….….….……4 Sơ đồ 2: Đồng phân quang học gossypol……………………………………… …… Sơ đồ 3: Tổng hợp dẫn xuất methyl hóa gossypol ……………………… ……… … 10 Sơ đồ 4: Chuyển hóa gossypol thành hợp chất tetramethyl, hexamethyl ethers……………………………………………………………………………….… …… …11 Sơ đồ 5: Tổng hợp dẫn xuất O-glycoside gossypol tetraacetates……….………………11 Sơ đồ 6: Phản ứng tạo dẫn xuất O-glycoside gossypol………………………………… 12 Sơ đồ 7: Cơ chế hình thành hợp chất bazơ Schiff gossyol với amin… ……………12 Sơ đồ 8: Tổng hợp dẫn xuất bazơ Schiff……………………………… …… …………….13 Sơ đồ 9: Tổng hợp dẫn xuất hydrazon…………………………………… … ……………14 Sơ đồ 10: Quy trình tách đồng phân (-)-Gossypol………… …………………………….31 Sơ đồ 11: Tổng hợp bazơ Schiff 15-18……………………………………………… 33 Sơ đồ 12 : Tổng hợp hydrazone 19-23…………………………………………………34 Sơ đồ 13: Dạng imine enamine hydrazon……………………… ……………34 Sơ đồ 14 : Tổng hợp hydrazone 24-28…………………………….………………… 35 Bảng 1: Ảnh hưởng dẫn xuất gossypol phát triển cụm khuẩn nấm Aspergillus Flavus Bảng 2: Khả ức chế kí sinh trùng Typanosoma cruzi gossypol…………….…9 Bảng 3: Hoạt tính ức chế chép HIV-1 IIIB tế bào TZM-bl dẫn xuất gossypol………………………………………………………….…………………… …15 Bảng 4: Hoạt tính ức chế chép H5N1 tế bào MDCK dẫn xuất gossypol………………………………………………………………………… ………… …15 Bảng 5: Hoạt tính độc tế bào base Schiff hydrazone ……….………………36 SHHV: CB150020 Luận văn thạc sỹ Nguyễn Thị Thanh MỞ ĐẦU Gossypol thành phần có hạt bơng Trước xem chất độc có hạt bơng khơng có nhiều giá trị sử dụng Sau nhiều trình nghiên cứu, gossypol biết đến hợp chất có nguồn gốc thiên nhiên thu hút quan tâm nghiên cứu sâu lĩnh vực hóa dược có phổ tác dụng rộng hoạt tính kháng tế bào ung thư [2, 4, 5, 21, 25, 27, 30, 32, 36], tránh thái nam [10, 28, 34, 36, 37], kháng virus [8, 15, 33, 39, 40] chống oxi hóa [12, 42] Hợp chất sử dụng làm chất dẫn đường cho nhiều nghiên cứu tìm kiếm hợp chất có tác dụng kháng ung thư Đây chất quang hoạt sử dụng dạng racemic dạng đồng phân riêng rẽ Tuy nhiên, dạng (-)-gossypol có giá trị đắt có dạng chất chuẩn, có dạng thương mại [7] Việc tách loại đồng phân (-)-gossypol từ hỗn hợp racemic không dễ dàng (-)-gossypol dễ bị phân hủy mơi trường khơng khí Việc bảo quản (-)-gossypol phức tạp phải bảo quản môi trường nitơ có chứa acid acetic nhiệt độ thấp Để tạo nguồn (-)-gossypol tìm kiếm hoạt chất có tác dụng độc tế bào sở gossypol, đặt đề tài: “Nghiên cứu tổng hợp hoạt tính sinh học dẫn xuất (-)-gossypol” Đề tài thực với mục tiêu sau: - Khảo sát điều kiện để tách đồng phân (-)-gossypol từ hỗn hợp racemic - Tổng hợp dẫn xuất đánh giá hoạt tính kháng tế bào ung thư sở (-)-gossypol SHHV: CB150020 Luận văn thạc sỹ Nguyễn Thị Thanh CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN VỀ GOSSYPOL 1.1.1 Sự tồn gossypol hạt Gossypol tồn tuyến màu hạt bông, chiếm khoảng 20-40% tổng khối lượng tuyến mầu [1] Số lượng gossypol hạt bơng lồi bơng khác khác nhau, ngồi cịn phụ thuộc vào nhiều yếu tố lồi, giống bơng, điều kiện khí hậu, đất đai vùng, lượng nước phân bón sử dụng điều kiện thời điểm thu hoạch Cụ thể gossypol loài G Hirsutum chứa 1,241,44%; loài G Stocksii: 0,13%; loài G Klotzshianium var davidsonii: 6,64%; G aridum (Rose & Standl.) Skovsted: 3,55%, G armourianum Kearney: 2,36 [41], G Barbadense: 0,3-3,4% [29] Theo nghiên cứu Gallup gossypol giai đoạn phát triển bơng gossypol cho giá trị lớn hạt bơng chín bắt đầu nở [5] Ngồi hạt bơng, gossypol cịn tìm thấy bên số phận khác vỏ rễ cây, lá, vỏ hạt hoa [1] Có nhiều nghiên cứu giới tỷ lệ hai đồng phân quang học (+)- (-)gossypol hạt lồi bơng khác Vào năm 1988, hai nhà khoa học Zhou Lin kiểm tra có mặt có gossypol hạt bơng, kết cho thấy 16 thuộc lồi G Barbadense Trung Quốc có chứa từ 51,4 đến 65,3 % đồng phân quang học (-)-gossypol tổng số (±)-Gossypol tỷ lệ % (-)-Gossypol nhiều so với (+)-gossypol 2,8 – 30,6 % Trong 10 loài G Hirsutum cho thấy tỉ lệ đồng phân quang học (+)-gossypol lại nhiều so với đồng phân (-)-gossypol từ 4,0 – 24,9 % loài G Arboreum cho kết tỷ lệ đồng phân (+)-gossypol nhiều đồng phân (-)-gossypol 34% [44] Đến năm 1991, Quezia B Cass cộng công bố kết nghiên cứu tỷ lệ đồng phân quang học học (+)- (-)-gossypol hạt thuộc loài G Barbadense Brazin có chứa 5265% (-)-gossypol tổng số (±)-Gossypol, loại thuộc loài G Hisumtum latiforlium cho kết tương tự với nhóm nghiên cứu Zhou Lin [6] Nghiên cứu số lượng lớn giống G Hirsutum G Barbadense thương mại cho thấy tỷ lệ (+)- (-)-gossypol giống định gần không thay đổi tác động môi trường [38] SHHV: CB150020 PHỤ LỤC 2: Phổ 1H-NMR 13C-NMR Base Schiff trung gian (14) PHỤ LỤC 3: Phổ 1H-NMR 13C-NMR base Schiff (-) Gossypol-pchlorobenzylamine (15) PHỤ LỤC 4: Phổ 1H-NMR 13C-NMR base Schiff (-) Gossypol-pfluorobenzylamine (16) PHỤ LỤC 5: Phổ 1H-NMR 13C-NMR base Schiff (-) Gossypol-pmethylbenzylamine (17) PHỤ LỤC 6: Phổ 1H-NMR 13C-NMR base Schiff (-) Gossypol-pmethoxybenzylamin (18) PHỤ LỤC 7: Phổ 1H-NMR 13C-NMR hydrazon (-) Gossypol-2fluorobenzohydrazon (19) PHỤ LỤC 8: Phổ 1H-NMR 13C-NMR hydrazon (-) Gossypol-3fluorobenzohydrazon (20) PHỤ LỤC 9: Phổ 1H-NMR 13C-NMR hydrazon (-) Gossypol-4fluorobenzohydrazon (21) PHỤ LỤC 10: Phổ 1H-NMR 13C-NMR hydrazon (-) Gossypol-3methylbenzohydrazone (22) PHỤ LỤC 11: Phổ 1H-NMR 13C-NMR hydrazon (-) Gossypol-4methylbenzohydrazone (23) PHỤ LỤC 12: Phổ 1H-NMR 13C-NMR hydrazon (-)-Gossypol-2fluorophenylacethydrazon (G24) PHỤ LỤC 13: Phổ 1H-NMR 13C-NMR hydrazon (-)-Gossypol-3fluorophenylacethydrazon (G25) PHỤ LỤC 14: Phổ 1H-NMR 13C-NMR hydrazon (-)-Gossypol-4fluorophenylacethydrazon (26) PHỤ LỤC 15: Phổ 1H-NMR 13C-NMR hydrazon (-)-Gossypol-2chlorphenylacethydrazide (27) PHỤ LỤC 16: Phổ 1H-NMR 13C-NMR hydrazon (-)-Gossypol-3chlorphenylacethydrazide (28) ... Chất (mM) α-Ketoisocaproate (5 ) + NADH (0 ,11 5) Gossypol Ức chế (? ?M) (% ) 0,5 45 Oxaloacetate (0 , 5) + NADH (0 ,11 5) 0,3 38,3 α-Ketoglutarate (8 ) + NADPH (0 ,11 9) 0,5 66,8 L-Malate (9 ) + MnCI2 (2 ) + (0 ,1 5). .. (5 00 MHz, DMSO-d 6): δ 14,41 (s, 2H, NH); 12,04 (s, 2H, NH); 9,96 (s, 2H); 8,76 (s, 2H); 8,17(s, 2H); 7,59 (s, 2H); 7,37(m, 2H); 7,17 (d, J = 7,5Hz, 4H); 7,08 (m, 2H); 3,90 (brs, 2H, CH(CH 3)2 ); ... 4.2 TỔNG HỢP CÁC DẪN XUẤT BAZƠ SCHIFF VÀ HYDRAZONE CỦA GOSSYPOL 4.2.1 Tổng hợp dẫn xuất bazơ Schiff gossypol 15-18 Các dẫn xuất bazơ Schiff sở (- )- gossypol tổng hợp sơ đồ 11 Phản ứng (- )- gossypol