- PHAN HẢI PHONG NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP CÁC DẪN XUẤT MỚI ARTEMISININ VÀ HOẠT TÍNH KHÁNG U Chuyên ngành: Kỹ thuật hóa học LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT (Kỹ thuật hóa học) Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. - TRẦN KHẮC VŨ Hà Nội, 2016 2 LỜI CAM ĐOAN Tác giả cam đoan rằng: Luận văn thạc sĩ “Nghiên cứu tổng hợp các dẫn xuất mới artemisinin và hoạt tính kháng u” được hoàn thành dưới sự hướng dẫn của PGS.TS. - Hà Nội, ngày tháng năm 2016 Tác giả luận văn Phan Hải Phong 3 LỜI CẢM ƠN Đề tài này được thực hiện với sự tài trợ kinh phí từ đề tài nghiên cứu cơ bản của quỹ phát triển khoa học và công nghệ quốc gia NAFOSTED, mã số . - 7 DANH MỤC CÁC BẢNG, CÁC HÌNH VẼ VÀ SƠ ĐỒ. - CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT ART. - Chiết xuất bằng phương pháp thông thường. - Phương pháp chiết xuất artemisinin bằng vi sóng. - Phương pháp sử dụng CO2 siêu tới hạn. - Phương pháp sử dụng sóng siêu âm. - Sinh tổng hợp artemisinin. - Phương pháp tổng hợp toàn phần và bán tổng hợp artemisinin. - HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA ART VÀ DẪN XUẤT. - Hoạt tính kháng ký sinh trùng sốt rét. - Hoạt tính kháng virus. - 18 1.3.2.2.Hoạt tính phổ rộng chống lại các virus Herpes. - Hoạt tính kháng virus viêm gan B (HBV. - Hoạt tính chống lại virus viêm gan C (HCV. - Hoạt tính kháng HIV-1. - Hoạt tính kháng u. - MỘT SỐ DẪN XUẤT CỦA ARTEMISININ. - Một số dẫn xuất điển hình và ứng dụng. - Dẫn xuất dihydroartemisinin (DHA. - Dẫn xuất artemether (ARM. - Dẫn xuất artesunate (ARS. - Một số dẫn xuất mới có hoạt tính của ART. - Dẫn xuất ete, este. - Dẫn xuất 10-triazoleartemisinin. - Một số dẫn xuất ete của ART chứa amine. - Các dẫn xuất 10-deoxoartemisinin. - Dẫn xuất amide. - Dẫn xuất của ART chứa nhóm bazơ Mannich. - Dẫn xuất của ART ghép với AZT. - 33 CHƯƠNG 2: THIẾT BỊ, DỤNG CỤ, PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM. - Thiết bị, dụng cụ và hóa chất dùng trong tổng hợp. - Các phương pháp sử dụng trong tổng hợp và tinh chế sản phẩm. - Các phương pháp thực nghiệm trong nghiên cứu cấu trúc sản phẩm. - Tổng hợp 10β-azidoartemisinin. - Tổng hợp 10β-aminoartemisinin. - Tổng hợp các hợp chất trung gian 10β-aminoartemisinin chứa nhóm cacboxylic. - Tổng hợp các hợp chất trung gian10β-aminoartemisinin chứa mạch suberic acid và adipic acid. - Tổng hợp các hợp chất dime hóa của artemisinin. - Về tổng hợp 10β-azidoartemisinin. - Về tổng hợp 10β-aminoartemisinin. - Về các hợp chất trung gian 10β-aminoartemisinin chứa nhóm cacboxylic. - Về tổng hợp các dime artemisisinin. - Về hoạt tính kháng u của các hợp chất. - 65 7 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT HCV Hepatitis C virus HBV Hepatitis B virus HCMV Human cytomegalovirus 1H-NMR Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (Proton Magnetic Resonance spectroscopy) 13C-NMR Phổ cộng hưởng từ hạt nhân cacbon 13 (Cacbon 13 Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy) δ (ppm) Độ dịch chuyển hóa học (tính theo phần triệu) MS Phổ khối lượng HRMS Phổ khối phân giải cao TLC Sắc ký bản mỏng (Thin Layer Chromatography) UV Ultraviolet s Singlet d doublet t Triplet q Quartet dd Doublet doublet m Multiplet rt Nhiệt độ phòng (room temprature) PPh3 Triphenyl photphine THF Tetrahydrofuran CDI Carbonyl dimidazol EDC 1-Ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl) DMAP Dimethyl aminoprydin IC50 Nồng độ ức chế 50% sự phát triển 8 DANH MỤC CÁC BẢNG, CÁC HÌNH VẼ VÀ SƠ ĐỒ Bảng 1 Bảng kết quả nghiên cứu khả năng ức chế HCMV của artesunate. - 18 Bảng 2 Các dẫn xuất ete và este của artemisinin. - 24 Bảng 3 Hoạt tính gây độc tế bào một số dẫn xuất amide. - 31 Bảng 4 Các hợp chất trung gian (42a-g. - 56 Bảng 6 Hoạt tính gây độc tế bào của các dimer (43a-g. - 11 Hình 2 Sơ đồ mô tả quá trình chiết xuất artemisinin. - 14 Sơ đồ 1 Tổng hợp DHA từ ART. - 22 Sơ đồ 2 Tổng hợp ARM từ DHA. - 22 Sơ đồ 3 Tổng hợp ARS từ DHA. - 23 Sơ đồ 4 Tổng hợp các dẫn xuất triazole của ART. - 25 Sơ đồ 5 Tổng hợp một số dẫn xuất ete của ART chứa nhóm amine. - 26 Sơ đồ 6 Tổng hợp các dẫn xuất 10-deoxoartemisinin. - 29 Sơ đồ 7 Tổng hợp các dẫn xuất amide của ART. - 30 Sơ đồ 8 Tổng hợp các dẫn xuất của ART chứa nhóm bazơ Manich. - 32 Sơ đồ 9 Tổng hợp dẫn xuất ghép giữa DHA và AZT. - 33 Sơ đồ 10 Điều chế 10β-azidoartemisinin. - 50 Sơ đồ 11 Tổng hợp các hợp chất trung gian chứa nhóm acid cacboxylic 42a-e 52 Sơ đồ 12 Tổng hợp các hợp chất trung gian chứa nhóm acid cacboxylic 42f,g 53 Sơ đồ 13 Tổng hợp các dimer artemisinin 43a-g. - Nó là một hợp chất mà có thể được chuyển hóa thành các dẫn xuất khác nhau, điển hình như artesunate (AS) và artemether (AM), thường được gọi là artemisinin và dẫn chất (ARTs). - Gần đây artemisinin thu hút được sự quan tâm nghiên cứu ngày càng tăng. - Một số dẫn xuất mới của artemisinin cho thấy tác dụng kháng một số dòng tế bào ung thư rất tiềm năng, đặc biệt một số dẫn xuất dimer hoặc trimer artemisinin thể hiện hoạt tính rất tiềm năng in vitro [4]. - Nghiên cứu mối quan hệ hoạt tính - cấu trúc của các dẫn xuất tổng hợp cho thấy vai trò quan trọng của cầu peroxide đến hoạt tính ức chế sự phát triển của một số dòng tế bào ung thư. - Tiếp tục tìm kiếm các hợp chất mới có tác dụng kháng ung thư, chúng tôi định hướng tổng hợp các hợp chất mới là các dimer của artemisinin với liên kết amide bền vững ở vị trí C-10. - 10 Vì vậy, chúng tôi đặt vấn đề “Nghiên cứu tổng hợp các dẫn xuất mới artemisinin và hoạt tính kháng u”. - Nghiên cứu tổng hợp các dẫn xuất mới dimer trên cơ sở bộ khung artemisinin - Thử nghiệm hoạt tính độc tế bào đối với các dẫn xuất bán tổng hợp được. - Cây thanh hao hoa vàng Năm 1972, trong một chương trình nghiên cứu có tên là Dự án 523 được thành lập bởi quân đội Trung Quốc, Tu Youyou [6] đã phát hiện ra artemisinin, một hợp chất lacton sesquiterpene tự nhiên được tìm thấy trong phần lá của cây artemisia annua (Qinghao. - Để khắc phục điểm này, một nghiên cứu biến đổi cấu trúc của artemisinin đã được thực hiện [5], dẫn đến một số các dẫn xuất nổi tiếng của artemisinin đã được công bố như: artenimol, artesunate, artemether và nhiều dẫn xuất khác. - Trong số đó artesunate và artemether đã được đưa vào sử dụng lâm sàng trị sốt rét rất hiệu quả. - Artemisinin tinh khiết khá bền vững dưới tác dụng của nhiệt độ, nó không bị phân hủy ở nhiệt độ chảy của nó và cũng không biến đổi ở nhiệt độ cao hơn độ chảy của nó 50oC trong vòng 5 phút, vì vậy có thể tinh chế bằng phương pháp thăng hoa. - CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT ART Cho đến nay, có một số phương pháp khác nhau để chiết xuất artemisinin phục vụ cho nhu cầu của con người. - Có thể kể ra một số phương pháp chiết xuất sau đây. - Chiết xuất bằng phương pháp thông thường Phương pháp phổ biến là sử dụng dung môi n-hexan để chiết xuất artemisinin. - Đây là phương pháp truyền thống. - Tuy nhiên, để giảm giá thành hiện nay xăng công nghiệp được sử dụng thay thế cho n-hexan. - Sơ đồ mô tả quá trình chiết xuất Artemisinin 1.2.2. - Phương pháp chiết xuất artemisinin bằng vi sóng Một phương pháp được sử dụng để tăng hiệu suất chiết artemisinintừ cây thanh hao hoa vàng là phương pháp MAE - còn gọi là phương pháp sử dụng vi sóng do Jin-yu và các cộng sự nghiên cứu. - Đây là một phương pháp chiết xuất mới nhưng vẫn sử dụng các dung môi truyền thống. - Các dung môi thường sử dụng trong phương pháp này là ethanol, trichloromethane, cyclohexan, n-hexan, hay ether dầu hỏa. - Nghiên cứu cho thấy rằng phương pháp MAE có nhiều lợi thế so với các phương pháp khác, chẳng hạn như thời gian ngắn hơn, sử dụng ít dung môi, hiệu suất chiết xuất cao hơn, sản phẩm tốt hơn với chi phí thấp hơn. - Phương pháp sử dụng CO2 siêu tới hạn Phương pháp sử dụng ethanol 16,25% và CO2 siêu tới hạn sẽ thu được artemisinin với hiệu suất cao (lên tới 98,2. - thời gian chiết xuất nhanh (chỉ mất 2h chiết xuất so với 16h của phương pháp Soxhlet). - Phương pháp sử dụng sóng siêu âm Phương pháp chiết bằng cách sử dụng sóng siêu âm đã được Rhianna Briars và các cộng sự nghiên cứu. - Phương pháp này đã giải quyết được nhiều vấn đề tồn tại tại ở các phương pháp cổ điển khác. - Sản xuất artemisinin từ vi sinh vật Hiện nay vì giá thành của thuốc chiết xuất từ cây Thanh hao hoa vàng là quá đắt cho nên người ta đã tiến hành tách được 2 gen từ cây này liên quan đến việc tổng hợp ra acid artemisinic. - Sau đó người ta đã chuyển thành công 2 gen này vào tế bào men rượu (Saccharomyces cerevisiae).Việc đưa chủng nấm men mang gen tái tổ hợp sinh artemisinin vào sản xuất trong các nồi lên men đã làm hạ giá thành xuống chỉ còn 10% so với phương pháp tách chiết từ Thanh hao hoa vàng và có thể không còn cần tới đất để sản xuất cây này nữa trong tương lai. - Đó là một thành tựu tuyệt vời của nhóm nghiên cứu ở trường Đại học Berkeley (California, Hoa Kỳ) mới công bố tháng . - Sinh tổng hợp artemisinin Dược thảo artemisinin đã được sử dụng để trị liệu cho nhiều loại bệnh, đặc biệt là bệnh sốt rét ở nhiều nơi. - Tuy nhiên, việc cung cấp số lượng lớn artemisinin cho dân số lớn nằm trong các vùng có nguy cơ sốt rét là rất khó, nếu không muốn nói là bất khả thi, vì phương pháp trích ly có năng suất thấp. - Vì những khó khăn nêu trên, những nhà nghiên cứu y tế, sinh học đã lưu tâm đến kỹ thuật tách dòng (cloning) để mong tìm được giải pháp hữu hiệu hơn nhằm đáp ứng nhu cầu sản xuất lượng lớn artemisinin. - Nhưng khác với kỹ thuật tổng hợp các protein trị liệu đã được áp dụng thành công như insuline, growth hormone, cytokine, lymphokine, erythropoietin v.v. - việc sử dụng phương pháp tách dòng để tạo hoạt chất artemisinin rất phức tạp. - Lý do vì chu trình tổng hợp hóa chất thiên nhiên như artemisinin cần sự tham gia của nhiều enzyme và sự phối hợp của những enzyme này để tạo ra hoạt chất. - May mắn thay, bộ môn Synthetic Biology đã ra đời và tổng hợp Amorphadiene (tiền chất của artemisinin) cũng là ứng dụng thành công đầu tiên của kỹ thuật này cách đây 3 năm ở phòng thí nghiệm của J. - Phương pháp tổng hợp toàn phần và bán tổng hợp artemisinin Để khắc phục nhược điểm của artemisinin là khả năng hòa tan kém cả trong nước lẫn trong dầu của nó, cũng như làm giảm khả năng tái phát và tăng hiệu lực điều trị người ta đã bán tổng hợp ra hàng loạt các dẫn chất khác nhau mang trong mình nhóm háo nước, háo dầu từ artemisinin. - Với xu hướng này người ta đã tạo ra một khối lượng khá lớn dẫn xuất của artemisinin, sàng lọc để tìm ra thuốc mới
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt