Tổng hợp và đánh giá hoạt tính sinh học các dẫn xuất mới của zerumbone

- TRẦN VĂN KẾT CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT HÓA HỌC TỔNG HỢP VÀ ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH SINH HỌC CÁC DẪN XUẤT MỚI CỦA ZERUMBONE LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT HÓA HỌC KHOÁ 2015B HÀ NỘI - NĂM 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI.
- TRẦN VĂN KẾT TỔNG HỢP VÀ ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH SINH HỌC CÁC DẪN XUẤT MỚI CỦA ZERUMBONE Chuyên ngành: Kỹ thuật hóa học LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1.
- VŨ ĐÌNH HOÀNG HÀ NỘI - NĂM 2017 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan các số liệu, kết quả nghiên cứu nêu trong Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật “Tổng hợp và đánh giá hoạt tính sinh học các dẫn xuất mới của Zerumbone” được thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của TS.
- Lưu Văn Chính thuộc Viện Hóa học các Hợp chất thiên nhiên, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
- Lưu Văn Chính, Viện Hóa học các Hợp chất thiên nhiên, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam và PGS.
- Xin chân thành cảm ơn tập thể các cán bộ nhóm Tổng hợp hữu cơ, Viện Hóa học các Hợp chất thiên nhiên, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã tạo điều kiện giúp đỡ quá trình thực hiện Luận văn.
- Hà Nội, ngày tháng 9 năm 2017 Tác giả Luận văn Trần Văn Kết DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Các phương pháp sắc ký Các phương pháp phổ Các chữ viết tắt khác TLC Thin Layer Chromatography: Sắc ký lớp mỏng CC Column Chromatography: Sắc ký cột HRMS High resolution Mass Spectroscopy: Phổ khối lượng phân giải cao FT-ICRMS Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometer ESI-MS Electrospray Ionization Mass Spectroscopy: Phổ khối ion hóa phun điện IR Infrared Spectroscopy: Phổ hồng ngoại UV Ultraviolet spectroscopy 1H-NMR Proton Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy: Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton 13C-NMR Carbon-13 Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy: Phổ cộng hưởng từ hạt nhân carbon 13 HSQC Heteronuclear Single Quantum Correlation: Phổ tương tác hai chiều trực tiếp dị hạt nhân HMBC Heteronuclear Multiple Bond Correlation: Phổ tương tác đa liên kết hai chiều dị hạt nhân s: singlet d: doublet t: triplet q: quartet qui: quintet m: multiplet dd: double doublet br: broad IC50 The half maximal inhibitory concentration: Nồng độ tác dụng ức chế 50% sự tăng sinh dòng tế bào thử nghiệm LD50 Lethal dose 50%: liều gây chết 50% cá thể nghiên cứu MIC Minimum inhibitory concentration: Nồng độ ức chế tối thiểu Tnc Nhiệt độ nóng chảy Hep-G2 Human Hepatocellular carcinoma: Dòng tế bào ung thư gan RD Human Rhabdomyosarcoma: Dòng tế bào ung thư mô liên kết (màng tim) Lu Lung cancer: Dòng tế bào ung thư phổi FL Human Uterine: Dòng tế bào ung thư màng tử cung SW480 Dòng tế bào ung thư đại tràng MCF-7 Dòng tế bào ung thư vú P338 Dòng tế bào ung thư bạch cầu chuột HIV-1 Human immunodeficiency virus type 1 FPP fanesyl diphosphate ZSS1 enzyme a-humulene synthase NF-KB Nuclear factor-kappaB DMSO Dimethyl sulfoxide TMS Tetramethyl silan DMF Dimethylformamide THF Tetrahydrofuran EtOAc Ethylacetate TCA Trichloroacetic acid m-CPBA meta-Chloroperbenzoic acid PTSA p-Toluenesulfonic acid (pTsOH.
- Zerumbone và các dẫn xuất.
- Nguồn gốc, tính chất vật lý và cấu trúc của zerumbone.
- Hoạt tính sinh học của zerumbone.
- Khả năng chuyển hóa tạo các dẫn xuất của zerumbone.
- Giới thiệu một số hợp chất ức chế được sử dụng trong tổng hợp thuốc.
- Phương pháp thử khả năng gây độc tế bào (cytotoxicity.
- Phương pháp đánh giá hoạt tính ức chế sự hình thành và phát triển khối u ba chiều trên thạch mềm in vitro.
- Tổng hợp các dẫn xuất của azazerumbone.
- Tổng hợp zerumbone oxime.
- Phản ứng N-Axyl hóa tạo hợp phần trung gian 53.
- Phản ứng N-alkyl giữa hợp chất trung gian 53 với các dẫn xuất piperrazin (55a-c) và 1,2,3-benzotriazole.
- Tổng hợp các dẫn xuất của zerumbone.
- Phản ứng brom hóa với tác nhân NBS tạo hợp phần trung gian 54.
- Tổng hợp các azazerumbone.
- Tổng hợp, hợp phần trung gian 53.
- Phản ứng N-ankyl hóa tạo các dẫn xuất 56a-c và 57.
- Tổng hợp các dẫn xuất mới của zerumbone qua nối đôi biệt lập ở vị trí số 6.
- 43 4.2.1.Tổng hợp chất trung gian 54.
- Tổng hợp các dẫn xuất mới bằng phản ứng N-alkyl hóa với hợp chất trung gian 54.
- Xác định cấu trúc các dẫn xuất mới của zerumbone (59a-f, 60a-b.
- Hoạt tính sinh học của các dẫn xuất mới tổng hợp.
- Hoạt tính gây độc tế bào in vitrocủa các dẫn xuất.
- Kết quả thử nghiệm hoạt tính trên thạch mềm.
- 60 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, SƠ ĐỒ, BẢNG BIỂU Hình 1.1: Dạng phổ proton mái nhà của ketone vòng α,β-không no.
- Hoạt tính gây độc tế bào của một số dẫn xuất có chứa 1,2,3-triazole.
- Phổ 13H-NMR của hợp phần trung gian 53.
- Phổ 13C-NMR của hợp phần trung gian 53.
- Phổ MS của hợp phần trung gian 53.
- Phổ 1H-NMR của hợp chất 57.
- Phổ 13C-NMR của hợp chất 57.
- Phổ MS của hợp chất 57.
- Phổ 1H-NMR của hợp chất trung gian 59.
- Phổ 1H-NMR của hợp chất 59a.
- 46 Hình 4.10.
- Phổ HSQC của hợp chất 59a.
- 47 Hình 4.11.
- Phổ HMBC của hợp chất 59a.
- 47 Hình 4.12.
- Phổ HRMS của hợp chất 59a.
- 48 Hình 4.13.
- Cấu trúc của hợp chất 59a và tương tác trong phổ HMBC.
- 48 Sơ đồ 1.1: Sinh tổng hợp của zerumbone ở thực vật.
- 2 Sơ đồ 1.2.
- Các chuyển hóa xảy ra ở nhóm C=O của zerumbone.
- 12 Sơ đồ 1.3.
- Sơ đồ chuyển vị Beckmann.
- 12 Sơ đồ 1.4.
- 13 Sơ đồ 1.5.
- Các chuyển hóa xảy ở hệ liên hợp ketone vòng α,β-không no.
- 14 Sơ đồ 1.6.
- Sơ đồ chuyển hóa mở rộng vòng của zerumbone.
- 14 Sơ đồ 1.7.
- 15 Sơ đồ 1.8.
- 16 Sơ đồ 1.9.
- Cơ chế mở vòng epoxy của zerumbone oxide.
- 16 Sơ đồ 1.10.
- Sự phân cắt vòng ở vị trí 1-2 của zerumbone.
- 17 Sơ đồ 1.11.
- Sự phân cắt vòng ở vị trí 2-3 của zerumbone.
- 17 Sơ đồ 3.1: Các chuyển hóa thực hiện trong luận văn.
- 24 Sơ đồ 4.1.
- 36 Sơ đồ 4.2.
- Phản ứng N-axyl hóa tạo hợp chất trung gian 53.
- 37 Sơ đồ 4.3.
- Phản ứng N-ankyl hóa tạo các hợp chất 56 a-c, 57.
- 40 Sơ đồ 4.4.
- Phản ứng brom hóa tạo các hợp chất trung gian 54.
- 43 Sơ đồ 4.5.
- Các dẫn xuất mới được tạo thành qua nối đôi ở vị trí số 6.
- 45 Bảng 1: Hoạt tính gây độc tế bào của các dẫn xuất mới tổng hợp.
- 51 PHỤ LỤC 1 MỞ ĐẦU Ngày nay việc nghiên cứu, tìm kiếm các chất mới nguồn gốc từ thiên nhiên mà có hoạt tính sinh học để sử dụng làm chất dẫn đường nhằm thiết kế, tổng hợp các chất có thể sử dụng làm thuốc hay trong thiết kế thuốc luôn là một mục tiêu quan trọng của các nhà khoa học trên thế giới.
- Các kết quả nghiên cứu cả in vitro và in vivo đều khẳng định zerumbone là chất chống ung thư mạnh, sesquiterpen này ức chế có hiệu quả sự phát triển nhiều dòng tế bào ung thư người như ung thư gan, ung thư cổ tử cung, ung thư vú, ung thư phổi, ung thư đại tràng, ung thư máu, ung thư da, ung thư buồng trứng, ung thư tuyến tụy [6].
- Trong đó nhóm ketone vòng α,β-không no được xác định là trung tâm của nhiều hoạt tính sinh học quý giá như hoạt tính kháng viêm [36], hoạt tính chống sốt rét, hoạt tính chống ký sinh trùng [16], hoạt tính chống huyết áp [38]… đặc biệt là hoạt tính gây độc tế bào và khả năng thúc đẩy quá trình tự chết của các tế bào ung thư [2].
- Do vậy việc nghiên cứu, tổng hợp các dẫn xuất mới của zerumbone và thử nghiệm hoạt tính sinh học của chúng có ý nghĩa vô cùng quan đối với sự phát triển của ngành dược nói chung và các thuốc chống ung thư nói riêng.
- Nhằm đóng góp thêm những nghiên cứu mới về đối tượng này, chúng tôi lựa chọn đề tài “Tổng hợp và đánh giá hoạt tính sinh học các dẫn xuất mới của zerumbone".
- Tổng hợp một số dẫn xuất mới có chứa các nhóm thế khác nhau dựa trên bộ khung của zerumbone.
- Lựa chọn, sàng lọc thử hoạt tính gây độc tế bào đối với một số dòng tế bào ung thư người, làm cơ sở định hướng cho việc khai thác một số các hợp chất mới có hoạt tính tiềm năng ứng dụng trong điều trị bệnh cũng như hỗ trợ nâng cao chất lượng chăm sóc sức khỏe con người.
- Zerumbone và các dẫn xuất 1.1.
- Nguồn gốc, tính chất vật lý và cấu trúc của zerumbone Zerumbone hay (2E,6E,10E)-2,6,9,9-tetramethylcycloundeca-2,6,10-trien-1-one là một sesquiterpen ketone vòng α,β - không no, là thành phần chính trong tinh dầu thân rễ cây gừng gió Zingiber zerumbet mọc hoang trên khắp cả nước.
- Trong thực vật, zerumbone được sinh tổng hợp từ farnesyl diphosphate (FPP) nhờ enzyme đóng vòng terpene (terpencyclase), cụ thể trong sinh tổng hợp zerumbone vòng humulene được hình thành từ farnesyl diphosphate nhờ enzyme alpha-humulene synthase (ZSS1), một enzyme P450 khác là CYP71BA1 xúc tác cho phản ứng hydroxyl hóa ở vị trí C-8 của vòng humulene để tạo thành zerumbol với đặc thù lập thể riêng biệt.
- Sơ đồ 1.1: Sinh tổng hợp của zerumbone ở thực vật Zerumbone có công thức phân tử C15H22O, khối lượng phân tử 218,3 là tinh thể hình kim màu trắng có nhiệt độ nóng chảy 65,30C, nhiệt độ sôi 321-3220C ở 760mmHg.
- Zerumbone có độ ổn định tối thiểu 2 năm khi được bảo quản dưới -200C [42] Zerumbone là một sesquiterpen đơn vòng 11 cạnh [22], trong cấu trúc có chứa 3 liên kết đôi và một liên kết C=O, trong đó 1 liên kết đôi độc lập ở C-6, 2 liên 3 kết đôi ở C-2 và C-10.
- liên kết đôi ở C-2 là ít bị cản trở nhất do nó cách xa nhóm thế gem-dimethyl ở vị trí C-9.
- Bức xạ tia X cho thấy zerumbone nằm trong một mặt phẳng hơi méo và vuông góc với mặt phẳng chứa liên kết đôi độc lập ở vị trí C6 [25] và cấu trúc của zerumbone có dạng: O Zerumbone có cấu trúc đặc trưng của hợp chất ketone vòng α,β - không no bao gồm một hệ liên hợp giữa C=C và C=O, có công thức dạng tổng quát như sau: Hệ liên hợp C=C và C=O được thể hiện rất rõ trên các phổ như hồng ngoại, tử ngoại và phổ cộng hưởng từ hạt nhân.
- Trên phổ hồng ngoại (IR) Sự có mặt của một liên kết đôi C=C liền kề nhóm ketone dẫn đến sự không định vị của các electron π ở các liên kết C=C và C=O.
- Sự liên hợp này làm ảnh hưởng đến các liên kết đơn của cả liên kết C=O và C=C và làm giảm các hằng số lực của chúng, điều này dẫn đến tần số hấp thụ của nhóm C=O và C=C bị giảm và hiệu ứng này còn thấy ở các hệ liên hợp có các liên kết ba.
- Cụ thể, phổ hồng ngoại của ketone vòng α,β - không no được đặc trưng bởi 3 dải hấp thụ sau: Dải hấp thụ nằm trong vùng 960 - 965 cm-1 đặc trưng cho dao động biến dạng không phẳng của liên kết C-H trong nhóm vinyl, ngoài minh chứng cho dao động biến dạng không phẳng của liên kết C-H thì dải này còn cho thấy cấu hình trans của 2 proton của nhóm này (H-α và H-β).
- Dải hấp thụ trong vùng 1550-1615 cm-1 đặc trưng cho dao động hóa trị của liên kết đôi C=C liên hợp, tuy vậy dải này thường bị xen phủ với dao động hóa trị của nhóm C=O và dao động hóa trị C=C của nhân thơm.
- Đối với phổ tử ngoại (UV) Phổ tử ngoại của hệ liên hợp ketone vòng α,β - không no thường xuất hiện hai cực đại hấp thụ.
- +λmax2 nằm ở khoảng 250 nm với hệ số tắt phân tử ɛ = 104 đặc trưng cho bước chuyển π π* (đôi electron π của liên kết trans vinyl).
- Mặt khác, do cấu hình trans bền nên trong phần lớn các hợp chất 2 proton của nhóm này thường có cấu hình trans thể hiện rất đặc trưng, dễ nhận thấy trên phổ proton nhờ hiệu ứng mái nhà với hằng số tương tác J lớn trong khoảng từ 14-17 Hz.
- 5 14 -17Hz Hình 1.1: Dạng phổ proton mái nhà của các hợp chất ketone vòng α,β-không no Phổ proton của các hợp chất ketone vòng α,β-không no thường xuất hiện một số trường hợp sau [43.
- Các proton H-β trong nhóm ketone vòng α,β-không no không bị che phủ bởi sự cộng hưởng thường dẫn tới độ chuyển dịch hóa học của H-β lớn hơn H-α

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt