Luận án Tiến sĩ Dược học: Tổng hợp và đánh giá tác dụng sinh học của một số hợp chất chứa khung adamantan

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:430

Thêm vào BST

Báo xấu

25
lượt xem 11
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của Luận án nhằm tổng hợp được khoảng 40-50 chất mới chứa khung adamantan. Đánh giá được tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm và gây độc một số dòng tế bào ung thư in vitro của các hợp chất đã tổng hợp. Dự đoán được một số đặc tính lý hóa, dược động học, tính giống thuốc và đích tác dụng của các hợp chất tiềm năng đã tổng hợp. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Dược học: Tổng hợp và đánh giá tác dụng sinh học của một số hợp chất chứa khung adamantan

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI PHẠM VĂN HIỂN TỔNG HỢP VÀ ĐÁNH GIÁ TÁC DỤNG SINH HỌC CỦA MỘT SỐ HỢP CHẤT CHỨA KHUNG ADAMANTAN LUẬN ÁN TIẾN SĨ DƯỢC HỌC HÀ NỘI, NĂM 2021
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI PHẠM VĂN HIỂN TỔNG HỢP VÀ ĐÁNH GIÁ TÁC DỤNG SINH HỌC CỦA MỘT SỐ HỢP CHẤT CHỨA KHUNG ADAMANTAN LUẬN ÁN TIẾN SĨ DƯỢC HỌC CHUYÊN NGÀNH: HÓA DƯỢC MÃ SỐ: 62720403 Người hướng dẫn khoa học: GS.TSKH Phan Đình Châu PGS. TS Phan Th ị Phương Dung HÀ NỘI, NĂM 2021
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình khoa học của riêng tôi. Các số liệu được sử dụng phân tích trong luận án có nguồn gốc rõ ràng. Các kết quả này chư a được công bố trong bất kỳ nghiên cứu nào khác. Nghiên cứu sinh Phạm Văn Hiển
LỜI CẢ M ƠN Sau một thời gian thực hiện đề tài với sự nỗ lực và cố gắng, trá ch nhiệm cao trong nghiên cứu học thuật, thời điểm hoà n thành luận án là lúc tôi xin phép được bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc tới những người đã dạy dỗ, hướng dẫn và giúp đỡ tôi suốt thời gian qua . Trước hết, với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, tôi xin bày t ỏ lòng cảm ơn đến GS. TSKH Phan Đình Châu, Bộ môn Công nghệ Hóa dược Bảo vệ thực vật, Viện K ỹ thuật hóa học, Đại học Bách khoa Hà Nội, và PGS . TS Phan Thị Phương Dung, Bộ môn Hóa dược, Đại học Dược Hà Nội là những người thầy trực tiếp hướng dẫn và tận tình chỉ bảo tôi trong thời gian thực hiện luận á n này. Tôi xin gửi l ời cảm ơn đến các thầy giáo, cô giáo các anh chị kỹ thuật viên của Bộ môn Hóa Dược – trường Đại học Dượ c Hà Nội, Viện Hàn lâm khoa học và Công nghệ Việt Nam đã luôn giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho tôi thực hiện luận án. Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới Đảng ủy, Ban Giám đốc Học viện Q uân y, PGS.TS Vũ Bình Dương và toàn thể lãnh đạo, chỉ huy, cán bộ, nhân viên, chiến sĩ Trung tâm Nghiên cứu ứ ng dụng và sản xuất thuốc Học viện Quân y đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình thực hiện luận án này. Cuối cùng, tôi xin được gửi lời cám ơn chân thành đến những người thân trong gia đình, bạn bè, đồng nghiệp, các thầy giáo, cô giáo đã kịp thời động viên khích lệ tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu. Hà Nội, ngày 27 tháng 01 năm 2021 Nghiên cứu sinh Phạm Văn Hiển
MỤC LỤC MỤC LỤC Trang DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG , BIỂU DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ĐẶT VẤN ĐỀ 1 Chươ ng 1: TỔNG QUAN 3 1.1. TỔNG QUAN CÁC HỢP CHẤT MAN G KHUNG ADA MANTAN 3 1.1.1 Tác d ụng sinh học của các hợp chất mang khung adamantan 3 1.1.2. Tổng hợp các dẫn chất mang khung adamantan 9 1.2. TỔNG QUAN CÁC HỢP CHẤT AZOMETHIN 19 1.2.1. Tác d ụng sinh học của các hợp chất azomethin 19 1.2.2. Tổng hợp các hợp chất azomethin 27 1.3. TỔNG QUAN CÁC HỢP CHẤT 1,3-THIAZOLIDIN-4-ON 29 1.3.1. Tác d ụng sinh học của các hợp chất 1,3-thiazolidin-4-on 29 1.3.2. Tổng hợp các hợp chất 1,3-thiazolidin-4-on 33 1.4. DỰ ĐOÁ N ĐẶC TÍNH LÝ HÓA, DƯỢC ĐỘNG HỌC, TÍNH 34 GIỐNG THU ỐC VÀ MỘT SỐ ĐÍCH TÁC DỤNG 1.4.1. Các chỉ số liên quan đến đặc tính lý hóa và dược động học 34 1.4.2. Tính giống thuốc 37 1.4.3. Đích tác dụng 38 Chươ ng 2. NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 42 2.1. NGUYÊ N VẬT LIỆU VÀ THIẾT BỊ 42 2.1.1. Nguyê n vật li ệu, hóa chất, dung môi 42 2.1.2. Dụng cụ và thiết bị nghiên cứu 43 2.1.3. Các dòng tế bào ung thư và cá c chủng vi sinh vật gây bệnh 44 2.2. PHƯƠNG PH ÁP NGHIÊN CỨU 45 2.2.1. Phương pháp tổng hợp 45 2.2.2. Phương pháp phân tích cấu trúc 46 2.2.3. Phương pháp đánh giá hoạt tí nh sinh học của các chất tổng hợp 47 được
2.2.4. Phương pháp dự đoán một số đặc tính lý hóa, dư ợc động học, 49 tính giống thuốc và đích tá c dụng của các hợp chất tiềm năng 2.3. ĐỊA ĐIỂM THỰC HIỆN NGHIÊN CỨU 50 Chươ ng 3. THỰC NGH IỆM VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 51 3.1. TỔNG HỢP VÀ K HẲNG ĐỊNH CẤU TRÚ C MỘT SỐ DẪN 51 CHẤT MANG KHUNG ADAMANTAN 3.1.1. Tổng hợp và khẳng định cấu trúc các base Schiff Va-j 51 3.1.2. Tổng hợp và khẳng định cấu trúc các thiosemicarbazon VIIIa- 57 k và IXa-j 3.1.3. Tổng hợp và xác định cấu trúc các carbohydrazon XIIIa-m và 70 XIVa-f 3.1.4. Tổng hợp và kh ẳng định cấu trúc của các 1,3-thiazolidin-4-on 79 XVa-i 3.2. KẾT QUẢ ĐÁNH G IÁ TÁC DỤNG SINH HỌC CỦA MỘT SỐ 84 DẪN CHẤT MANG KHUNG ADAMANTAN 3.2.1. Đánh giá tác dụng sinh học của các base Schiff Va-j 84 3.2.2. Đánh giá tác dụng sinh học của các thiosemicarbazon VIIIa-q 87 3.2.3. Đánh giá tác dụng sinh học của các thiosemicarbazon IXa-k 91 3.2.4. Đánh giá tác dụng sinh học của các carbohydrazon XIIIa-m 93 3.2.5. Đánh giá tác dụng sinh học của các carbohydrazon XIVa-f 96 3.2.6. Đánh giá tác dụng sinh học của các 1,3-thiazolidin-4-on XV a-i 98 3.2. KẾT QUẢ DỰ ĐOÁN MỘT SỐ ĐẶC TÍNH LÝ H ÓA, DƯỢC 100 ĐỘNG HỌC, TÍNH GIỐNG THUỐC V À ĐÍCH TÁC DỤNG CỦA CÁC HỢP CHẤT TIỀM NĂN G Chươ ng 4. BÀN LUẬN 102 4.1. TỔNG HỢP HÓA HỌC 102 4.1.1. Phản ứng tổng hợp các base S chiff Va-j 102 4.1.2. Phản ứng tổng hợp các thiosem icarbazon VIIIa-q và IXa-k 104 4.1.3. Phản ứng tổng hợp các carbohydrazon XIIIa-m và XIVa-f 106 4.1.4. Phản ứng tổng hợp các 1,3-thiazolidin-4-on XVa-i 107 4.2. KHẲNG ĐỊNH CẤU TRÚC CÁC HỢP CHẤT T ỔNG HỢP ĐƯ ỢC 108 4.2.1. Khẳng định cấu trúc các base Schiff Va-j 109 4.2.2. Khẳng định cấu trúc các thiosemicarbazon VIIIa-q và IXa-k 115
4.2.3. Khẳng định cấu trúc các carbohydrazon XII Ia-m và XIVa-f 123 4.2.4. Khẳng định cấu trúc các 1,3-thiazolidin-4-on XVa-i 128 4.3. TÁC DỤNG SINH HỌC CỦA CÁC HỢP CHẤT MANG KHUNG 133 AD AMANTAN ĐÃ TỔNG HỢP ĐƯỢC 4.3.1. Tác d ụng kháng khuẩn, kháng nấm 133 4.3.2. Hoạt tính gây độc tế bào ung thư và d ự đoán một s ố đích tác 138 dụng 4.4. DỰ ĐOÁN CÁC ĐẶC TÍNH LÝ HÓA, DƯỢC Đ ỘNG HỌC, TÍNH 148 GIỐNG THUỐC CỦA MỘT S Ố HỢP CHẤT KHUNG AD AMANTAN ĐÃ TỔNG HỢP 4.4.1. Dự đoán các đặc tính lý hóa và dược động học 148 4.4.2. Tính giống thuốc 153 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XU ẤT 153 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌ NH ĐÃ CÔNG B Ố 154 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC
DA NH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt/ký hiệu Tên đầy đủ 13C-NMR : Phổ cộng hưởng t ừ hạt nhân carbon 13 C (13 C - Nuclear Ma gnetic Resonanc e) 1H-NMR : Phổ cộng hưởng t ừ hạt nhân proton (1 H - Nuclear Magnetic Resonance) AcOH : Acetic acid Ad- : Gốc adamantyl arom : Nhân thơm BC : Bacillus cereus CA : Candida albicans CFU : Số vi sinh vật trong 1 đơn vị đo CHM : Cycloheximid CPT : Camptothecin CS : cộng sự CS : Phần trăm tế bào sống sót (Cell Survival) DCM : Dichloromethan DEPT : Phổ DEPT (Distortionless Enhancement by Polarization Transfer) DMEM : Tên một môi trường dinh dưỡng nuôi cấy tế bào (Dubecco’s Modified Eagle Media ) DMS O : Dimethyl sulfoxid EC : Escherichia coli EF : Enterococcus feacalis Et : Ethyl EtOH : Ethanol FBS : Huyết tương bào t hai bò (Fetal Bovine Serum) FT-IR : Phổ chuyển đổi hồng ngoại Fourie r HIV : Virus gây suy giảm miễn dịch mắc phải (Human Immunodeficiency Virus) HMBC : Phổ tương quan d ị hạt nhân đa liên kết (Heteronuclear single quantum correlation) HSQ C : Phổ tương quan d ị hạt nhân đơn liên kết (Heteronuclear single quantum correlation) IC50 : Nồng độ ức chế 50 (Inhibitory Concentration 50 ) i-pro : Isopropanol IR : Phổ hồng ngoại (Infrared Spectrometry) IU : Đơn vị đo hoạt lực kháng s inh Me : Methyl MeOH : Methanol MIC : Nồng độ ức chế tối thiểu (Minimal Inhibi tory Concentration)
Chữ viết tắt/ký hiệu Tên đầy đủ MMP : Nhóm proteinase phụ thuộc kim loại (Matrix Metaloproteinase) MR : Chỉ số khúc xạ m ol phân tử (Molar refractivity) MRSA : Chủng tụ cầu vàng kháng methicillin (Methicillin-resistant Staphylococcus aureus) MS : Phổ khối lượng (Mass spectrometry) MTT : Methylthiazolyldi phenyl-tetrazolium bromid n-BuOH : n-Butanol OD : Mật độ quang (Optical density) PA : Pseudomonas aeruginosa Ph : Phenyl ROS : Gốc oxy hoạt động (Reactive Oxigen Special) RPMI 1640 : Tên một môi trườ ng nuôi cấy tế bào SA : Staphylococcus aureus SE : Salmonella enterica STM : Streptomycin TB : Tế bào TBU T : Tế bào ung thư TKT W : Thần kinh trung ương TLC : Sắc ký lớp mỏng (Thin Layer Chromatography) TLPT : Trọng lượng phân tử TMTD : Tetramethyl thiuram disulfid TPSA : Tổng diện tích bề mặt phân cực phân tử (Topological Polar Surface Area) ν : Dao động hóa trị s : Dạng singlet d : Dạng doublet dd : Dạng doublet-doublet t : Dạng triplet q : Dạng quartet m : Dạng multiplet
Ký hiệu một số dòng tế bào ung thư và protein đích: 1. H292, H460, A549, SK -MES-1, Calu-1, Calu-6, H441, H209, H82, NIC- H460: Tên các dòng TBUT phổi. 2. MeWo, SK-Mel-23, MV-3, UAC C-62: Tên các dòng TBUT hắc tố. 3. C33A: Tên dòng TBUT tủy sống. 4. PE01, PE04, PE01 CDDP, PE014, IGROV-1, ADR/RES, OVCAR-03:Tên các dòng TBUT buồng trứ ng. 5. MCF-7: Tên dòng TBUT vú. 6. HL-60R, HL-60, K562, THP-1, P-388, CCR F: Tên các dòng TBUT bạch cầ u. 7. SGC-7901, MGC803: Tên dòng TBUT dạ dày. 8. Hela: Tên dòng TBUT cổ tử cung. 9. HepG2, Hep3B, Hep2B, BEL7402: Tên các dòng TBUT gan. 10. U251: Tên dòng TBUT thần kinh đệm. 11. PC-3: Tên dòng TBUT tiền liệt tuyến. 12. HT-29, HCT-116: Tên các dòng TBU T đại tràng. 13. PANC-1: Tên dòng TBUT tụy tạng. 14. EC109: Tên dòng TBUT thực quản. 15. EPHX1; PIM1; PIM2; AK T; AURKB; CDC/DBF4; PKC ; GSTP1; GSTM2; MGLL; ALOX15; TERT; PARP1; AKT; ID H1: Tên quy ước quốc tế một số protein.
DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU Bảng Tên bảng Trang 2.1 Các hóa chất chính sử dụng trong nghiên cứu 42 3.1 Nồng độ ức chế tối thiểu của các base Schiff Va-j trên các chủng 85 vi sinh vật thử nghiệm 3.2 Hoạt tính gây độc các dòng t ế bào ung thư của các base Sc hiff Va- 86 j ở các nồng độ thử nghiệm 3.3 Nồng độ ức chế tối thiểu của các thiosemicarbazon VII Ia-q trên 87 các chủng vi sinh vật thử nghiệm 3.4 Hoạt tính gây độc các dòng tế bào ung thư c ủa các 88 thiosemicarbazon VIIIa-q ở các nồng độ thử nghiệm 3.5 Nồng độ ức chế tối thiểu của các thiosemicarbazon IXa-k trên các 91 chủng vi sinh vật thử nghiệm 3.6 Hoạt tí nh gây độc tế bào ung thư của các thiosemicarbazon IXa-k 92 ở các nồng độ thử nghiệm 3.7 Nồng độ ức chế tối thiểu c ủa các carbohydrazon XIIIa-m trên các 93 chủng vi sinh vật thử nghiệm 3.8 Hoạt tí nh gây độc tế bào ung thư của cá c carbohydrazon XIIIa-m 95 ở các nồng độ thử nghiệm 3.9 Nồng độ ức chế tối thiểu của các carbohydrazon XIV a-f trên các 96 chủng vi sinh vật thử nghiệm 3.10 Hoạt tính gây độc tế bào ung thư của các carbohydrazon XIVa-f ở 97 các nồng độ thử nghiệm 4.1 Bảng tổng hợp phân tích phổ của hợp chất Va 115 4.2 Bảng tổng hợp phân tích phổ của hợp chất VIIIa 122 4.3 Bảng tổng hợp phân tích phổ của hợp chất XIIIa 128 4.4 Bảng tổng hợp phân tích phổ của hợp chất XVa 131 4.5 Nồng độ gây độc 50% của Vf và Vh trên các dòng tế bào ung thư 138 4.6 Nồng độ gây độc 50% của một số thiosemicarbazon VIIIa-q trên 141 các dòng tế bào ung thư 4.7 Dự đoán một số đích tác dụng của các chất tiềm năng dãy VIIIa- 142 q 4.8 Nồng độ gây độc 50% c ủa XVf và XVh trên các dòng tế bào ung 144 thư
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình Tên hình Trang 1.1 Sơ đồ tổng hợp adamantan 3 1.2 Một s ố hợp chất 1,3,4-oxadiazol và 1,3,4-oxadiazolin-2-thion chứa 4 khung adamantan có tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm 1.3 Một số hợp chất 1,2,4-triazolin-2-thion chứa khung adamantan có tác 4 dụng kháng khuẩn, kháng nấm 1.4 Một số hợp chất 2-benzoylhydrazin-1-carbothioamid và 1,3,4- 4 thiadiazol chứa khung adamantan có tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm 1.5 Một số hợp chất 1,3,4-thiadiazol chứa khung adamanta n có tác dụng 5 kháng khuẩn, kháng nấm 1.6 Một s ố hợp chất N′-heteroaryliden-1-adamantylcarbohydrazid có tác 5 dụng kháng khuẩn, kháng nấm 1.7 Một số hợp chất 1,2,4-triazolin-3-thion thế S và N có tác dụng kháng 6 khuẩn, kháng nấm 1.8 Một số hợp chất N-(1-adamantyl)carbothioamid kháng khuẩn 6 1.9 Một số hợp chất adamantan-thioure kháng khuẩn, kháng nấm 7 1.10 Một số hợp chất 4-arylmethyl-N'-(adamantan-1-yl)piperidin-1- 7 carbothioimidat có tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm 1.11 Một số hợp chất retinoid chứa khung adamantan có tác dụng gây độc 8 tế bào ung thư 1.12 Một s ố hợp chất retinoid chứa khung adamantan thế hệ mới có tác dụng 8 gây độc tế bào ung thư 1.13 Sơ đồ tổng hợp một số hợp chất 1,3,4-oxadiazol và 1,3,4-oxadiazolin- 10 2-thion mang khung adamantan 1.14 Sơ đồ tổng hợp một số hợp chất 5-(1-aminoadamantan)-1,3,4 10 thiadiazol 1.15 Sơ đồ tổng hợp 2-[2-(1-adamantyl)-1-3,4-oxadiazol-5-ylthio]acetic 10 acid 1.16 Sơ đồ tổng hợp một số 1,2,4-triazolin-3-thion mang khung adamantan 11 1.17 Sơ đồ tổng hợp một số hợp chất 1,2,4- triazol- 3-mercapto-4- 12 arylideneamino m ang khung adamantan 1.18 Sơ đồ tổng hợp một số 1,3,4-thiadiazol-2-thion và 1,3,4-thiadiazol-2- 12 sulfanyl mang khung adamantan
Hình Tên hình Trang 1.19 Tổng hợp một số N-[5-(1-adamantyl)-1,3,4-thiadiazol-2-yl]-N'- 13 arylthioure 1.20 Sơ đồ tổng hợp một số hợp chất N′-heteroaryliden-1- 13 adamantylcarbohydrazid và 2-(1-adamantyl )-4-acetyl-5- [5- phenyl- 3-isoxazolyl)]-1,3,4-oxadiazolin 1.21 Sơ đồ tổng hợp một số hợp chất 5-(1-adamantyl)-2-aminomethyl-1,2,4 14 triazolin-3-thion 1.22 Sơ đồ tổng hợp một số hợp chất 5-(1-adamantyl)-4- 15 (hydroxybenzylidenamino)-2-(1-piperazinylmethyl)-1,2,4-triazolin-3- thion 1.23 Sơ đồ tổng hợp một s ố hợp chất 1,2,4-tria zol-3-thiol mang khung 15 adamantan 1.24 Sơ đồ tổng h ợp một số hợp c hất 5-(1-adamantyl)-4-methyl-1,2,4- 16 triazolin-3-thion 1.25 Sơ đồ tổng h ợp m ột số base Mannich từ 5-(1-adamantyl) -1,2,4- 16 triazolin-3-thion t hế vị trí số 4 1.26 Sơ đồ tổng hợp một số hợp chất N-(1-adamantyl)carbothioamid 17 1.27 Sơ đồ tổng hợp một số hợp chất adamantan-thioure 17 1.28 Sơ đồ tổng hợp một số 1-carbothioamidat mang khung adamantan 18 1.29 Sơ đồ tổng hợp 1,3-di(1-adamantyl)ure 69, thiazolidin-4-on 70 và các 18 5-arylidenethiazolidin-4-on 71a-b 1.30 Cấu tạo chung của hợp chất azomethin 19 1.31 Các hợp chất azometh in 19 1.32 Một số base Schiff c ủa salicylaldehyd có tác dụng kháng khuẩn 20 1.33 Một số base Schiff từ cinnamaldehyd, 2‑hydroxy-4- 20 methoxybenzaldehyd 1.34 Một số thiosemicarbazon của acid N-(4-hippuric) 20 1.35 Một số hợp chất lai hóa của thiosemicarbazon với coumarin 21 1.36 Một số thiosemicarbazon mang khung 1,3-thiazol 21 1.37 Một số thiosemicarbazon lai hóa 1,2,3-triazol 21 1.38 Hợp chất carbohydrazon chứa nhóm hydrocarbon no đầu mạch 22 1.39 Carbohydrazon chứa hợp phần naphthalen-1-yloxy và gốc phenyl 22 1.40 Hợp chất carbohydrazon từ acid vanilic 22 1.41 Hợp chất carbohydrazon chứa khung indol 23 1.42 Hợp chất carbohydrazon từ isoniazid 23
Hình Tên hình Trang 1.43 Các hợp chất base Schiff là dẫn chất của 4-piperidon/cyclohexanon 23 1.44 Cấu trúc liên quan đến tác dụng của hợp chất thiosemicarbazon 87 24 1.45 Một số hợp chất thiosemicarbazon theo nghiên cứu của Hu W. và CS 24 1.46 Một số hợp chất thiosemicarbazon chứa khung pyridin 24 1.47 Một số dẫn chất thiosemicarbazon của limonen 25 1.48 Một số hợp chất thiosemicarbazon mang khung pyridin 25 1.49 Một số hợp chất thiosemicarbazon mang khung 2-pyridinformamid 25 1.50 Một số hợp chất thiosemicarbazon mang khung 5-arylfuran-2-yl 26 1.51 Một số hợp chất thiosemicarbazon mang khung indol 26 1.52 Một số carbohydrazon chứa hợp phần pyrazol 26 1.53 Một số carbohydrazon chứa coumarin gây độc tế bào ung thư 27 1.54 Một số carbohydrazon lai hóa với β-carbolin theo nghiên cứu của Guo 27 L. và CS 2.1 Sơ đồ tổng hợp các base Schiff Va-j 45 2.2 Sơ đồ tổng hợp các thiosemicarbazon VIIIa-q và IXa-j 45 2.3 Sơ đồ tổng hợp các carbohydrazon XIIIa-m và XIVa-f 46 2.4 Sơ đồ tổng hợp các 1,3-thiazolidin-4-on XV a-i 46 3.1 Sơ đồ tổng hợp các hợp chất base Schiff Va-j 51 3.2 Sơ đồ tổng hợp các hợp chất base Schiff Va-j từ trung gian IV 52 3.3 Sơ đồ tổng hợp trung gian 4-(1-adamantyl)-3-thiosemicarbazid (VII) 57 3.4 Sơ đồ tổng hợp các hợp chất thiosemicarbazon VIIIa-q 58 3.5 Sơ đồ tổng hợp các hợp chất thiosemicarbazon IXa-k 65 3.6 Sơ đồ tổng trung gian 1-adamantyl carbohydrazid (XII) 71 3.7 Sơ đồ tổng hợp các hợp chất carbo hydrazon XIIIa-m 71 3.8 Sơ đồ tổng hợp các hợp chất carbo hydrazon XIVa-f 77 3.9 Sơ đồ tổng hợp các hợp chất 1,3-thiazolidin-4-on XVa-e 79 3.10 Sơ đồ tổng hợp các hợp chất 1,3-thiazolidin-4-on XVf-i 82 4.1 Sơ đồ tổng hợp 1-aminoadamantan (IV) 102 4.2 Sơ đồ phản ứng của 1-aminoadamantan với các hợp chất oxo 103 4.3 Cơ chế phản ứng t ổng hợp trung gian 4-(1-adamantyl)-3- 104 thiosemicarbazid (VII) 4.4 Sơ đồ tổng hợp trung gian 1-adamantylcarbohydrazid ( XII) 106 4.5 Cơ chế tạo các sản phẩm phụ trong tổng hợp các hợp chất 1,3- 108 thiazolidin-4-on XVa-e 4.6 Phổ hồng ngoại của Va 109
Hình Tên hình Trang 4.7 Phổ 1H-NMR của hợp chất Vd 113 4.8 Phổ 1H-NMR của hợp chất Vg 113 4.9 Phổ lưỡng sắc tròn của hợp chất XVa 4.10 Giá trị MIC trên ch ủng E. feacalis của các hợp chất Va-j 134 4.11 Giá trị MIC của VIIIc và VIIIo lên ch ủng E. feacalis 135 4.12 So sánh MIC của các hợp chất VII Ib, VIIIe, VIIIh và VIIIi trên chủng 136 E. feacalis 4.13 Hai chất có hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm nổi bật của dãy XVa-i 138 4.14 Dự đoán đích tác dụng của các hợp chất Vf và Vh 140 4.15 Dự đoán đích tác dụng của các hợp chất có tác dụng gây độc tế bào ung 142 thư dãy VIIIa-q 4.16 Dự đoán đích tác dụng của các hợp chất XVf và XVh 145 4.17 Vị trí phân bố theo mô hình BOILED -egg của các chất có tác dụng sinh 151 học dãy Va-j, VIIIa-q, IXa-k, XI IIa-m, XIVa-f và XVa-i
ĐẶT VẤN ĐỀ Khung adamantan là hợp phần có vai trò quan trọng trong tổng hợp hóa dược. Từ nhữ ng năm 1967, sa u khi phát hiện khả năng kháng virus cúm, đặc biệt là các chủng cúm A, các hợp chất chứa khung adamantan đã thu hút được sự quan tâm của nhiều nhà khoa học. Qua quá trình nghiên cứu và phát triển, nhiều hợp chất đã được cấp phép sử dụng làm thuốc như amantadin, rimantadin, memantin, tromantadin, vildagliptin, saxagliptin, adapalen [57, 89, 159]. Những năm gần đây, các hợp chất chứa khung adamantan tiế p tục được đẩy mạnh nghiên cứu, tổng hợp và sàng lọc nhằm mục đích tìm ra các chất mới có hoạt tính sinh học tiềm năng như kháng khuẩn, kháng nấm [5-8, 10-13, 46, 48, 54, 76, 77], kháng virus [67, 143], hạ đường huyết [6], chống viêm [7, 10, 12, 45, 76], kháng HIV [121], gây độc tế bào ung thư [140, 155]…Tuy nhiên, những nghiên cứu này chủ yếu tập trung vào các hợp chất triazol, 1,3,4-oxadiazol, 1,3,4-oxadiazolin-2-thion và 1,3,5-thiadiazol [6, 7, 10, 12, 45, 46, 48, 76, 77]. Hiện nay, chưa có nhiều nghiên cứu về tổng hợp và thử tác dụng các hợp chất azomethin chứa khung adamantan. Azomethin bao gồm các base Schiff, thiosem icarbazon và carbohydrazon, là một trong những nhóm hợp chất với nhiều tác dụng sinh học đáng quan tâm như kháng khuẩn, kháng nấm, gây độc tế bào ung thư, kháng virus, chống viêm… [35, 62, 103, 173, 185], có tiềm nă ng trong nghiên cứu phát triển thuốc mới [64, 75, 78, 85, 104, 128, 152, 158, 160, 166, 187]. Nhiều nghiên cứu đã coi các hợp phần azomethin là cấu trúc mang dược tính, tạo ra tác dụng sinh học của các phân tử chứa chúng [64, 65, 68, 123]. Ngoài ra, 1,3-thiazolidin-4-on là một nhóm dẫn chất từ khung azomethin, cũng có nhiề u hoạt tính si nh học đáng chú ý như kháng virus, khá ng khuẩn [144], diệt ký sinh trùng sốt rét, chống loạn nhịp, chống co giật, kháng viêm [29]. Hợp phần này được coi là cấu trúc mang dược tính mới trong một số nghi ên cứu gần đây về tác dụng kháng khuẩn [81, 132], gây độc tế bào ung thư [139]. Nhờ có hoạt tính sinh học phong phú và tiềm năng của khung adamantan và các hợp phần azomethin/1,3-thiazolidin-4-on nên khi kết hợp khung adam antan và azomethin/1,3-thiazolidin-4-on trong cùng một phân tử, khả năng sẽ tạo ra các hợp chất mới có tác dụng tốt, góp phần làm phong phú thêm ngân hàng các hợp chất hữu 1
cơ trong nghiên cứu và phát triển thuốc m ới. Vì vậy, đề tài luận án tiến sĩ Tổng hợp và đánh giá tác dụng sinh học của một số hợp chất chứa khung adamantan được thực hiện với các mục tiêu sau: 1. Tổng hợp được khoảng 40-50 chất mới chứa khung adamantan. 2. Đánh giá được tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm và gây độc một số dòng tế bào ung thư in vitro của các hợp chất đã tổng hợp. 3. Dự đoán được một số đặc tính lý hóa, dược động học, tính giống thuốc và đích tác dụng của các hợp chất tiềm năng đã tổng hợp. Để đạt được các mục tiêu kể trên, đề tài luận án thực hiện các nội dung nghiên cứu gồm : - Tổng hợp các hợp chất mang khung adamantan gồm 6 dãy Va-j, VIIIa-q, IXa-k, XIIIa-m, XIVa-f và XVa-i. - Khẳng định cấu trúc của các hợp chất tổng hợp được dựa tr ên phân tích phổ hồng ngoại, phổ khối, phổ 1H-NMR, 13C-NMR, DEPT, HSQC, HMB C và phổ lưỡ ng sắc tròn (CD). - Thử tác dụng ức chế một số dòng tế bào ung thư người gồm Hep3B (tế bào ung thư gan), Hela (tế bào ung thư cổ tử cung), A549 (tế bào ung th ư phổi), MCF7 (tế bào ung thư buồng trứng) của các hợp chất tổng hợp được. - Thử tác dụng ức chế một số chủng vi sinh vật gây bệnh (3 chủng vi khuẩn Gram (+) gồm Enteroc cocus feacalis, Streptococcus aureus, Bacillus aureus; 03 chủng vi khuẩn Gram (-) gồm Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Salmonella enterica và 01 chủng nấm men Candida albicans). - Tính toán kiểm tra các chỉ số, đặc tính lý hóa; dự đoán một số tính chất dược động học, tính giống thuốc và một số đích tác dụng của cá c hợp chất tiềm năng. 2
Chươ ng 1: TỔNG QU AN 1.1. TỔNG QUAN CÁC HỢP CHẤT MANG KHUNG ADAMANTAN Năm 1924, phân tử adam antan lần đầu tiên được Decker [36] công bố. Sau đó, Prelog V . và cộng sự (CS) [130] đã tổng hợp thành công hợp chất này qua 5 bước với hiệu suất rất thấp (0,16%). Những năm sau đó, các phương pháp tổng hợp adamantan không ngừng được cải tiến và hiệu suất tổng hợp ngày càng cao [99]. Năm 1957, Schleyer và CS [149, 150] đã nâng cao hiệu suất tổng hợp adamantan lên 30-40% nhờ hydro hóa dicyclopentadien dưới xúc tác của platin dioxyd trong môi trường ethanol , sau đó chuy ển thành adamantan nh ờ xúc tác của acid Lewis (AlCl 3) (Hình 1. 1). Sa u này, hiệu suất tổng hợp adamantan đạt 98% nhờ thực hiện dưới điều kiện vi sóng và acid mạnh [53]. Hình 1. 1. Sơ đồ tổng hợp adamantan Adamantan tồn tại ở dạng tinh thể không màu, có mùi long não, thực tế không tan trong nước, tan tốt trong các dung môi không phân cực, có n hiệt độ nóng chảy cao (270ºC). Tuy nhiên, hợp chất này dễ thăng hoa, ngay cả ở nhiệt độ phòng và có thể cất kéo theo hơi nư ớc [96, 174]. Từ khung adamantan, nhiều hợp chất đã đư ợc tìm ra và đang trên quá t rình thử nghiệm [67]. H iện tại, nhiều chất đã đư ợc sử dụng làm thuốc trong điều trị như: amantadin, memantin, r imantadin, tromantadin, adapalen, vildagliptin, saxagliptin, bromanatan, adapromin [57, 89, 159]. Ngoài ra, khung adamantan còn được lai hóa với các phân tử mang dược tính khác để tạo ra các hợp chất có tác d ụng sinh học tiềm năng. Sau đâ y là một số tác dụng được quan tâm. 1.1.1 Tác dụng sinh học của các hợp chất mang khung adamantan 1.1.1.1. Tác dụng kháng khu ẩn, kháng nấm Năm 2004, El-Emam A. A. và CS [46] đã tổng hợp và thử tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm của một số hợp chất 1,3,4-oxadiazol và 1,3,4-oxadiazolin-2-thion mang khung adamantan (Hình 1. 2). 3
Hình 1. 2. Một số hợp chất 1,3,4-oxadiazol và 1,3,4-oxadiazolin-2-thion chứa khung adamantan có tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm Kết quả cho thấy, m ột số hợp chất có tác dụng như 1, 2a-d và 3a-g với đường kính vòng tròn khá ng khuẩn đều lớn hơn 15 mm và giá trị nồng độ ức chế tối thiểu (MIC) nằm trong khoảng 12,5-100 μg/ml. Năm 2006, Al-Deeb và CS [10] đã t ổng hợp một số hợp chất 1,2,4-triazolin- 2-thion mang khung adamantan có tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm (Hình 1. 3). Trong các hợp chất này, 4b, 5a và 7 là có tác dụng tốt nhất. Tất cả các chất này đều có tác dụng tốt với B. subtilis (MIC từ 1-4 μg/ml) và có tác dụng ở mức độ trung bình trên chủng C. albicans. Hình 1. 3. Một số hợp chất 1,2,4-triazolin-2-thion chứa khung adamantan có tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm Năm 2007, Kadi A. A. và CS [76] đã tổng hợp và t hử tác dụng sinh học các hợp chất 2-benzoylhydrazin-1-carbothioamid và 5-(1-ami noadamantan)-1,3,4 thiadiazol (Hình 1. 4). Hình 1. 4. Một số hợp chất 2-benzoylhydrazin-1-carbothioamid và 1,3,4-thiadiazol chứa khung adamantan có tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm Kết quả thử tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm bằng phương pháp đĩa thạch trên mô i trường Muller-Hinton cho thấy, cá c chất 8a, 8e, 8f, 8g và 9c, 9e, 9g có tác 4
dụng trê n các chủng vi khuẩn Gram (-) với vòng tròn kháng khuẩn lớn hơn 15 mm. Các hợp chất này có tác dụng trên chủng B. subtilis với giá trị MIC từ 0,5-4 μg/ml. Năm 2010, Kadi A. A. và CS [77] tiếp tục tổng hợp và thăm dò tác dụng kháng nấm, kháng khuẩn của một s ố hợp chất 1,3,4-thiadiaz ol (Hình 1. 5). Thực nghiệm c ho thấy, các hợp chất này có tác dụng ức chế các chủng vi khuẩn Gram (+) (S. aureus, B. subtilis, M. luteus) khá tốt (đường kính vòng tròn kháng khuẩn từ 11-22 mm); tác dụng ở mức độ yếu trên các chủng Gra m (-) (E. coli, P. aeuroginosa). Các hợp chất này có tác dụng tốt nhất trên chủng B. subtilis với IC 50 = 2-4 μg/ml. Hình 1. 5. Một số hợp chất 1,3,4-thiadiazol chứa khung adamantan có tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm Năm 2012, El-Emam A. A. và CS [47] đã t ổng hợp các N′-heteroaryliden-1- adamantylcarbohydrazid 16a-c, 17, 18 như Hình 1. 6. Các chất này có tác dụng ức chế chủng S. aureus và B. subtilis khá mạnh (đường kính vòng tròn kháng khuẩn từ 12-32 mm ở nồng độ 200 μg/ml). Các hợp chất 16a-c có tác dụng tốt trên các chủng Gram (+) nhưng không có hoạt tính trên các chủng Gram (-) và nấm C. albicans. Phổ tác dụng của 17 và 18 khá rộng, có tác dụng trên cả chủng Gram (+), Gram (-) và nấm C. albicans trong thử nghiệm này. Hình 1. 6. Một số hợp chất N′-heteroaryliden-1-adamantylcarbohydrazid có tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm Năm 2014, Al-Abdullah A. A. và CS [7] tổng hợp các 1,2,4-triazolin-3-thion thế S và N (Hình 1. 7). Các chất tổng hợp ra đư ợc thăm dò hoạt tính ức chế các chủng vi khuẩn Gram (+) (S. aureus, B. subtilis, M. luteus), Gram (-) (E. coli, P. 5