Luận án Nghiên cứu tổng hợp và hoạt tính gây độc tế bào của một số hợp chất có cấu trúc lai từ betulin
1
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
-----------------------------
NGUYỄN THỊ HIỂN
NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ HOẠT TÍNH
GÂY ĐỘC TẾ BÀO CỦA MỘT SỐ HỢP CHẤT
CÓ CẤU TRÚC LAI TỪ BETULIN
LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC
Hà Nội – 2017
2
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
-----------------------------
NGUYỄN THỊ HIỂN
NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ HOẠT TÍNH
GÂY ĐỘC TẾ BÀO CỦA MỘT SỐ HỢP CHẤT CÓ CẤU
TRÚC LAI TỪ BETULIN
Chuyên ngành : Hóa hữu cơ
Mã số
: 9.44.01.14
LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GS.TS. Nguyễn Văn Tuyến
Hà Nội – 2017
i
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU................................................................................................................. viii
CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN......................................................................................4
1.1. Tổng quan về betulin ........................................................................................4
1.1.1 Giới thiệu betulin và một số hợp chất tương tự...........................................4
1.1.2 Một số chuyển hóa của betulin....................................................................7
1.2. Hợp chất lai của tritecpenoit khung lupan và hoạt tính chống ung thư..........13
1.2.1 Hợp chất lai kiểu Histon............................................................................13
1.2.2 Hợp chất lai của tritecpenoit với phức cis-platin ......................................14
1.2.3 Hợp chất lai chứa dị vòng furoxan............................................................16
1.2.4 Hợp chất lai với các dị vòng nitơ khác......................................................18
1.3 Một số hợp chất lai của betulin và các thuốc chữa HIV..................................21
1.3.1 Các thuốc chữa HIV/AIDS truyền thống ..................................................21
1.3.2 Hợp chất lai của betulin với thuốc HIV ....................................................23
1.4. Phản ứng “click” tổng hợp các triazole ..........................................................25
1.4.1. Phản ứng click ..........................................................................................25
1.4.2. Một số ứng dụng của phản ứng click .......................................................26
CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM ................................................................................31
2.1. Hóa chất và thiết bị.........................................................................................31
2.1.1. Hóa chất và dung môi...............................................................................31
2.1.2. Định tính phản ứng và kiểm tra độ tinh khiết của các hợp chất bằng sắc kí
lớp mỏng.............................................................................................................31
2.1.3. Thiết bị nghiên cứu...................................................................................31
2.1.4. Đánh giá hoạt tính gây độc tế bào ung thư...............................................32
2.2. Tổng hợp các chất lai của betulin và AZT qua cầu nối este-triazol ...............32
2.2.1. Quy trình tổng hợp các dẫn xuất axit của betulin.....................................32
2.2.2. Quy trình tổng hợp các dẫn xuất propagyl este........................................35
2.2.3. Quy trình tổng hợp các chất lai betulin-este-triazol-AZT........................39
2.3 Tổng hợp các hợp chất lai của betulin-AZT qua cầu nối amit-triazol.............45
2.3.1. Quy trình tổng hợp các dẫn xuất propagyl amit.......................................45
2.3.2. Quy trình tổng hợp các chất lai betulin-amit-triazol-AZT.......................48
2.4. Tổng hợp các hợp chất lai betulin-este-D4T ..................................................53
ii
2.5. Tổng hợp các hợp chất lai betulin-este-3TC ..................................................57
2.6. Hoạt tính chống ung thư của các hợp chất lai của betulin..............................62
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN............................................................63
3.1. Tổng hợp các hợp chất lai giữa betulin và AZT qua cầu este-triazol.............66
3.3. Tổng hợp các hợp chất lai của betulin và AZT qua cầu nối amit-triazol .......90
3.3. Tổng hợp các hợp chất lai giữa betulin và Stavudin (d4T) ..........................101
3.4. Tổng hợp các hợp chất lai betulin và Lamivudin (3TC) ..............................109
3.5. Hoạt tính chống ung thư của các hợp chất lai...............................................116
KẾT LUẬN.............................................................................................................120
NHỮNG ĐIỂM MỚI CỦA LUẬN ÁN..................................................................121
CÁC CÔNG TRÌNH LIÊN QUAN TỚI LUẬN ÁN..............................................122
TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................123
iii
DANH MỤC SƠ ĐỒ
Sơ đồ 1. 1. Tổng hợp axit betulinic từ betulin qua 2 bước chuyển hóa ......................5
Sơ đồ 1. 2. Tổng hợp axit betulinic từ betulin qua 5 bước chuyển hóa ......................6
Sơ đồ 1. 3. Phản ứng betulin và anhydrit 2,2-dimethylsuccinic .................................7
Sơ đồ 1. 4. Tổng hợp một số este của betulin và axit nicotinic ..................................8
Sơ đồ 1. 5. Tổng hợp các dẫn xuất cacbamat của betulin...........................................9
Sơ đồ 1. 6. Tổng hợp một số este của betulin với các axit cacboxylic thơm..............9
Sơ đồ 1. 7. Tổng hợp một số đieste của betulin với các axit đicacboxylic...............10
Sơ đồ 1. 8. Tổng hợp các dẫn xuất este chứa flo của betulin....................................11
Sơ đồ 1. 9. Tổng hợp một số dẫn xuất amit-este-C-28 của betulin...........................12
Sơ đồ 1. 10. Tổng hợp một số hợp chất hidroxamic từ axit betulinic.......................14
Sơ đồ 1. 11. Tổng hợp một số hợp chất lai của axit betulinic và phức cisplatin ......15
Sơ đồ 1. 12. Tổng hợp các hợp chất 66a-g ...............................................................17
Sơ đồ 1. 13. Tổng hợp các hợp chất 68a-g ...............................................................18
Sơ đồ 1. 14. Tổng hợp dẫn xuất chứa dị vòng furoxan của axit betulinic ................18
Sơ đồ 1. 15. Tổng hợp một số dẫn xuất imidazol và 1,2,4-triazol của betulin .........19
Sơ đồ 1. 16. Tổng hợp một số dẫn xuất imidazol của axit betulinic.........................20
Sơ đồ 1. 17. Tổng hợp một số dẫn xuất imidazol và 1,2,4-triazol của axit betulinic
...................................................................................................................................21
Sơ đồ 1. 18. Tổng hợp chất lai 97 của betulin và AZT qua liên kết este..................23
Sơ đồ 1. 19. Tổng hợp các chất lai 100a-b của betulin và AZT qua liên kết este.......24
Sơ đồ 1. 20. Tổng hợp các chất lai 101a-b của betulin và dẫn xuất của 3TC ..........24
Sơ đồ 1. 21. Phản ứng “click” xúc tác bởi nhiệt ........................................................25
Sơ đồ 1. 22. Phản ứng “click” xúc tác bởi muối Cu(I) .............................................26
Sơ đồ 1. 23. Phản ứng “click” xúc tác bởi muối Cp*(RuCl(PPh3)2..........................26
Sơ đồ 1. 24. Tổng hợp chất lai giữa axit betulinic và AZT qua cầu nối este-triazol 27
Sơ đồ 1. 25. Tổng hợp các chất lai giữa betulin và AZT qua cầu triazole tại C-3....29
Sơ đồ 1. 26. Tổng hợp các chất lai giữa betulin và AZT qua cầu triazole tại C-3....29
Sơ đồ 3. 1. Tổng hợp các chất lai betulin và AZT qua cầu este-triazol....................67
Sơ đồ 3. 2. Tổng hợp dẫn xuất của betulin và piperidin bởi Yang [12]....................72
Sơ đồ 3. 3. Tổng hợp các propagyl este 122a-f ........................................................72
Sơ đồ 3. 4. Phản ứng “Click” tổng hợp các hợp chất lai 123a-f...............................79
iv
Sơ đồ 3. 5. Cơ chế phản ứng “Click” tổng hợp các hợp chất lai 123a-f...................81
Sơ đồ 3. 6. Tổng hợp các chất lai betulin và AZT qua cầu amit-triazol...................92
Sơ đồ 3. 7. Cơ chế phản ứng amit hóa tổng hợp các propagyl amit 124a-e.............96
Sơ đồ 3. 8. Tổng hợp các hợp chất lai 126a-f giữa betulin và d4T.........................101
Sơ đồ 3. 9. Cơ chế phản ứng tổng hợp các chất 126a-f ..........................................104
Sơ đồ 3. 10. Tổng hợp các hợp chất lai 127a-e giữa betulin và Lamivudin...........109
v
DANH MỤC BẢNG
Bảng 3. 1. Một số tín hiệu đặc trưng của khung lupan trong các hợp chất 121a-e ..70
Bảng 3. 2. Các pic cộng hưởng đặc trưng của các este 122a-f.................................75
Bảng 3. 3. Một số tín hiệu đặc trưng phổ 13C-NMR của các hợp chất 122a-f..........77
1
Bảng 3. 4. Các tín hiệu cộng hưởng đặc trưng phổ H của các hợp chất 123a-f.....83
Bảng 3. 5. Tín hiệu cộng hưởng 13C đặc trưng của các hợp chất 123a-f..................86
Bảng 3. 6. Phân tích phổ HMBC và HSQC của hợp chất 123d phần khung lupan..89
Bảng 3. 7. Phân tích phổ HMBC và HSQC của hợp chất 123d phần AZT và cầu nối
...................................................................................................................................90
Bảng 3. 8. Một số tín hiệu đặc trưng phổ 1H-NMR của các hợp chất 124a-e ..........94
Bảng 3. 9. Một số tín hiệu cộng hưởng proton đặc trưng của các chất lai 125a-e ...99
Bảng 3. 10. Tín hiệu cộng hưởng 13C đặc trưng của các hợp chất 125a-e .............100
Bảng 3. 11. Tín hiệu cộng hưởng 13C hợp phần d4T của các hợp chất 126a-f.......105
Bảng 3. 12. Các tín hiệu đặc trưng phổ 1H-NMR của các chất 126a-f...................106
Bảng 3. 13. Phân tích phổ HMBC và HSQC hợp phần d4T và cầu nối của hợp chất
126b.........................................................................................................................107
Bảng 3. 14. Một số tín hiệu đặc trưng phổ 1H-NMR của các hợp chất 127b-e......114
Bảng 3. 15. Một số tín hiệu đặc trưng phổ 13C-NMR của các hợp chất 127a-e.....115
Bảng 3. 16. Phân tích phổ HMBC và HSQC hợp phần 3TC và cầu nối hợp chất
127a.........................................................................................................................116
Bảng 3. 17. Kết quả hoạt tính gây độc tế bào của các hợp chất lai.........................118
vi
DANH MỤC HÌNH
Hình 1. 1. Một số dẫn xuất este của betulin có hoạt tính gây độc tế bào....................2
Hình 1. 2. Công thức cấu trúc của berivimat ............................................................10
Hình 1. 3. Các hợp chất trime furoxan 59-64 ...........................................................17
Hình 1. 4. Hợp chất lai giữa axit betulinic và AZT qua cầu nối amit-triazol ...........27
Hình 1. 5. Một số chất lai giữa tritecpenoit và AZT có hoạt tính chống ung thư.....28
Hình 3. 1. Cấu trúc hóa học và một số đặc trưng vật lí của các hợp chất 121a-f .....69
Hình 3. 2. Phổ giãn 1H-NMR của hợp chất 121e.....................................................69
Hình 3. 3. Phổ NOESY của hợp chất 121f ...............................................................71
Hình 3. 4. Phổ giãn 1H-NMR của este 122a .............................................................74
Hình 3. 5. Phổ giãn 1H-NMR của este 122a phần H-Csp3.........................................74
Hình 3. 6. Cấu trúc hóa học và một số đặc trưng vật lí của các hợp chất 122a-f........76
Hình 3. 7. Phổ giãn 13C-NMR của hợp chất 122a ....................................................78
Hình 3. 8. Phổ giãn 1H-NMR của hợp chất 122d .....................................................78
Hình 3. 9. Cấu trúc hóa học và một số đặc trưng vật lí của các hợp chất 123a-f .....80
Hình 3. 10. Phổ 1H-NMR của hợp chất 123a ...........................................................82
Hình 3. 11. Phổ giãn 1H-NMR của hợp chất 123f. ...................................................84
Hình 3. 12. Phổ 13C-NMR của hợp chất 123a ..........................................................85
Hình 3. 13. Phổ giãn 13C-NMR của hợp chất 123a ..................................................85
Hình 3. 14. Phổ giãn HMBC của hợp chất 123d ......................................................87
Hình 3. 15. Phổ giãn HSQC của hợp chất 123d .......................................................88
Hình 3. 16. Cấu trúc hóa học và một số đặc trưng vật lí của các hợp chất 124a-e.....92
Hình 3. 17. Phổ giãn 1H-NMR của hợp chất 124a....................................................93
Hình 3. 18. Phổ giãn 1H-NMR của hợp chất 124e....................................................95
Hình 3. 19. Phổ 13C-NMR của hợp chất 124a ..........................................................95
Hình 3. 20. Phổ 1H-NMR của hợp chất 125e............................................................97
Hình 3. 21. Phổ 13C-NMR của hợp chất 125e...........................................................98
Hình 3. 22. Cấu trúc hóa học và một số đặc trưng vật lí của các hợp chất 125a-e.100
Hình 3. 23. Phổ giãn 1H-NMR của hợp chất lai betulin-glutaric-d4T (126b) ........103
Hình 3. 24. Phổ giãn 13C-NMR của hợp chất lai betulin-glutaric -d4T (126b)......104
Hình 3. 25. Cấu trúc hóa học và một số đặc trưng vật lí của các hợp chất lai 126a-f
.................................................................................................................................107
vii
Hình 3. 26. Phổ giãn HMBC của hợp chất 126b ....................................................108
Hình 3. 27. Phổ giãn HSQC của hợp chất 126b .....................................................108
Hình 3. 28. Công thức cấu trúc của các hợp chất 127a-e và đánh số nguyên tử C 110
Hình 3. 29. Phổ giãn 1H-NMR (1) của hợp chất lai betulin-succinic-3TC (127a) .111
Hình 3. 30. Phổ giãn 1H-NMR (2) của hợp chất lai betulin-succinic-3TC (127a) .111
Hình 3. 31. Phổ giãn 13C-NMR của hợp chất 127a ................................................113
Hình 3. 32. Phổ giãn HMBC của hợp chất 127a ....................................................113
Hình 3. 33. Hai hợp chất lai có hoạt tính tốt nhất...................................................117
Hình 3. 34. Một số hợp chất lai có hoạt tính tốt......................................................119
viii
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
DCC
THF
N,N'-Dicyclohexylcarbodiimide
Tetrahydrofuran
CBMI
CDT
DDQ
DMAP
TFA
1,1'-cacbonyl-bis(2'-metylimidazol)
1,1'-cacbonyl-di(1,2,4-triazol))
2,3-diclo-5,6-dicyanobenzoquinon
N,N'-Dimethylpyridin-4-amine
trifloaxetic axit
AND
axit deoxyribonucleic
Boc2O
DCM
Di-tert-butyl pyrocarbonate
diclometan
HDAC
Histon deaxetylase
Benzotriazol-1-yloxy)tripyrrolidinophosphonium
hexafluorophosphate
PyBOP
TI
toxicity index
AZT
Zidovudin
d4T
Stavudin
3TC
Lamivudin
TBSCl
DMF
DIPEA
TBAF
IR
NMR
HRMS
EC50
IC50
Hep-G2
Hela
HT-29
PC3
B16
tert-Butyl(chloro)diphenylsilane
Dimetylfoocmamit
N,N-Diisopropylethylamine
Tetrabutylammonium fluoride
Infra-red (phổ hồng ngoại)
nuclear megenic resonance
high resonance mass spectrometry (phổ khối phân giải cao)
Half maximal effective concentration
The half maximal inhibitory concentration
tế bào ung thư gan
tế bào ung thư cổ tử cung
tế bào ung thư ruột kết
tế bào ung thư tiền liệt tuyến
tế bào ung thư da
A549
A2780
MCF7
518A2
8505C
A375
MGC803
Bcap-37
SCC-25
SCC-9
tế bào ung thư phổi
tế bào ung thư buồng trứng
tế bào ung thư vú
tế bào ung thư da
tế bào ung thư tuyến giáp
tế bào ung thư da
tế bào ung thư dạ dày
Ung thư biểu mô cổ tử cung
ung thư biểu mô tế bào vảy
ung thư biểu mô tế bào vảy
1
MỞ ĐẦU
Nếu như vào những năm 2000, đại dịch HIV-AIDS là nỗi lo sợ của nhân loại
thì hiện nay ung thư đã trở thành sự lo lắng không chỉ riêng người Việt Nam mà là
của toàn thế giới. Gần đây các bệnh viện về u bướu ở Việt Nam đều đang trong tình
trạng quá tải. Hằng năm, số ca bệnh ung thư mới phát hiện được thống kê là trên
126.000, số bệnh nhân chết vì căn bệnh này lên tới hơn 100.000 người.
Cho đến nay trên thế giới, đã có rất nhiều loại thuốc và các liệu pháp được
đưa vào thực tế để điều trị hoặc giúp người bệnh giảm đi sự đau đớn, kéo dài sự
sống. Tuy nhiên, tất cả đó vẫn chưa đáp ứng được nhu cầu chữa bệnh và thực tế
cứ nhắc tới ung thư là bất cứ ai cũng nghĩ tới “một cái án tử”. Vì vậy việc tìm kiếm
các loại thuốc mới, các phương pháp điều trị mới là một nhiệm vụ quan trọng đang
được các nhà khoa học trên thế giới hết sức quan tâm, nghiên cứu.
Thuật ngữ “lai hóa thuốc” (pharmacophone hybridation) – trong đó hai
hoặc nhiều thành phần có hoạt tính sinh học được liên kết thành một phân tử lai
duy nhất được biết đến như một phương pháp hiệu quả và tiện lợi để tạo ra các
hợp chất mới có hoạt tính chống ung thư. Sự lai ghép phân tử có thể đem lại lợi
thế tổng hợp thông qua việc thay đổi cấu trúc hóa học có chọn lọc của thành phần
trong hệ thống lai. Hơn nữa, khi các tác nhân có hoạt tính sinh học được kết hợp
với nhau, các cấu trúc lai mới có thể mang lại cả lợi ích sinh học và tổng hợp.
Trong nghiên cứu tổng hợp nhằm tìm kiếm các hợp chất mới có hoạt tính tiềm
năng, việc lựa chọn các phân tử với hoạt tính sinh học cao để lai tạo đóng một vai
trò quan trọng. Trong khi vấn đề kháng thuốc, nhờn thuốc hay tác dụng phụ của
thuốc đã trở nên phổ biến như hiện nay thì liệu pháp điều trị kết hợp hai hay nhiều
loại thuốc hoặc sử dụng thuốc được tổng hợp từ hai hay nhiều thành phần hoạt
tính có cơ chế hoạt động khác nhau nhưng có cùng đích tác dụng để làm tăng hoạt
tính của mỗi loại thuốc đồng thời làm giảm tác dụng phụ của nhau là một hướng
nghiên cứu đầy sức hấp dẫn và hứa hẹn nhiều kết quả đáng mong đợi.
Betulin là một hợp chất thiên nhiên, có trong nhiều loài thực vật bậc cao
đặc biệt nó chiếm tới 30% trọng lượng khô trong cặn chiết của vỏ cây bạch dương
[1]. Betulin thuộc nhóm tritecpenoit khung lupan, có hoạt tính kháng viêm, chống
ung thư, kháng virut HIV [1–3].
2
Hình 1. 1. Một số dẫn xuất este của betulin có hoạt tính gây độc tế bào
Rất nhiều dẫn xuất của betulin được tổng hợp và kết quả nghiên cứu hoạt tính sinh
học của chúng cho thấy nhiều dẫn xuất este của betulin có hoạt tính gây độc tế bào
rất tốt (hợp chất 1, 2). Nghiên cứu trên nhiều dẫn xuất este của betulin, Kommera
và các cộng sự nhận thấy nếu giữ nhóm OH tự do ở C-3 và este hóa nhóm OH ở C-
28 (1 và 2) thì hoạt tính chống ung thư của các dẫn xuất có xu hướng tăng mạnh.
Bên cạnh đó, các dẫn xuất este hóa nhóm OH ở C-3 và giữ nhóm OH tự do ở C-28
có hoạt tính tốt hơn betulin nhưng giảm mạnh so với các dẫn xuất C-28 (hợp chất 3
và 4) [4]. Việc nghiên cứu tổng hợp các dẫn xuất có hoạt tính gây độc tế bào của
betulin vẫn đang là mối quan tâm của các nhà khoa học. Một số thuốc dạng
deoxynucleozit như Zidovudin (3'-azido-3'-deoxythymidin hay AZT), Lamivudine
(3TC) và Stavudine (d4T) là các nucleozit đã được sử dụng trong lâm sàng để chữa
HIV. Các thuốc này cũng được biết đến như là các hoạt chất kháng retrovirus tiềm
năng [5–7], và hoạt chất kháng ung thư [8–11]. Do đó việc lai hóa các thuốc AZT,
d4T và 3TC với betulin qua các nhóm cầu nối khác nhau hứa hẹn sẽ tạo ra nhiều
hợp chất lai có hoạt tính sinh học có giá trị.
Xuất phát từ những vấn đề cấp thiết và ý nghĩa thực tiễn nêu trên, luận án
lựa chọn thực hiện đề tài “Nghiên cứu tổng hợp và hoạt tính gây độc tế bào của
một số hợp chất có cấu trúc lai từ betulin”
3
Mục tiêu luận án:
1. Nghiên cứu tổng hợp và xác định cấu trúc các hợp chất lai giữa betulin
và AZT qua cầu nối este-triazol.
2. Nghiên cứu tổng hợp và xác định cấu trúc các hợp chất lai giữa betulin
và AZT qua cầu nối amit-triazol.
3. Nghiên cứu tổng hợp và xác định cấu trúc các hợp chất lai giữa betulin
và d4T qua cầu nối este.
4. Nghiên cứu tổng hợp và xác định cấu trúc các hợp chất lai giữa betulin
và 3TC qua cầu nối este.
5. Nghiên cứu thử hoạt tính gây độc tế bào của các hợp chất lai tổng hợp
được.
4
CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về betulin
1.1.1 Giới thiệu betulin và một số hợp chất tương tự
Betulin hay 20(29)-lupene-3,28-diol (5), lần đầu tiên được phân lập vào năm
1788 từ loài Betula alba (Betulaceae), là một trong các hợp chất thiên nhiên phổ
biến thuộc nhóm tritecpenoit khung lupan cùng với lupeol và axit betulinic. Trong
tự nhiên, betulin được tìm thấy ở nhiều loài thực vật, nhiều nhất là trong thành
phần vỏ cây bạch dương (chiếm tới 30% trọng lượng khô của dịch chiết từ vỏ của
loài B. verrucosa). Một lượng betulin cũng được tìm thấy ở nhựa của loài cây này
[1] và được phát hiện có nhiều hoạt tính như hoạt tính gây độc tế bào đối với tế
bào ung thư da, ung thư não và nhiều dòng tế bào ung thư ở người [12–14] và hoạt
tính chống HIV [15–17]. Các nghiên cứu gần đây đã chứng minh rằng betulin có
khả năng ức chế sự trưởng thành của các Protein điều tiết sterol (SREBPs) [2]. Sự
ức chế SREBPs của betulin làm giảm sinh tổng hợp cholesterol và axit béo. Trong
thử nghiệm lâm sàng, betulin cải thiện tình trạng béo phì do chế độ ăn uống gây
ra, làm giảm lượng lipid trong huyết thanh và các mô, và làm tăng độ nhạy của
insulin. Hơn nữa, betulin giảm kích thước và cải thiện sự ổn định của mảng xơ
vữa động mạch. Do tính sẵn có và là một tritecpenoit thiên nhiên có hoạt tính sinh
học tốt nên betulin được nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu. Đến nay đã có
nhiều công trình nghiên cứu các dẫn xuất của betulin trong đó có nhiều dẫn xuất
mới có hoạt tính sinh học cao, nhiều hợp chất được nghiên cứu lâm sàng [12-14,
71].
Bên cạnh đó, các hợp chất tương tự betulin như axit betulinic (6), là một
triterpenoid pentacyclic có nhiều trong tự nhiên, được tìm thấy ở nhiều loài thực
vật như cây bạch dương, cây chân chim. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra axit betulinic
5
có khả năng kháng virus, chống sốt rét [18, 19], chống virut HIV-1 [20], chống
viêm [21, 22]. Axit betulinic cũng được chứng minh có khả năng chống ung thư
theo cơ chế ức chế enzym topoisomerase [23], có thể ức chế sự phát triển khối u
ác tính của người trên chuột thí nghiệm [24]. Một nghiên cứu sau đó đã chỉ ra rằng
axit betulinic gây ra quá trình gây chết tế bào trong u nguyên bào thần kinh ở thử
nghiệm vitro [25]. Ngoài ra, axit betulinic được nghiên cứu và phát hiện có khả
năng chống lại neuroectodermal (u nguyên bào thần kinh, u nguyên bào tủy, u
xương ác tính [26]) và các khối u não ác tính [27, 28], ung thư biểu mô buồng
trứng [27], tế bào HL-60 gây ung thư máu [29], và tế bào vảy SCC-25, SCC-9 ung
thư biểu mô đầu – cổ [30]. Trong khi đó, các khối u ung thư vú, ung thư ruột kết,
ung thư phổi tế bào nhỏ và ung thư biểu mô tế bào thận, cũng như các tế bào T-
cell leukemia, hoàn toàn không đáp ứng với điều trị bằng axit betulinic [26].
Theo kết quả nghiên cứu được công bố năm 1997, betulin được nghiên cứu
chuyển hóa thành axit betulinic qua 2 bước, bước 1 là oxi hóa nhóm 3β-OH thành
xeton, C-28 thành nhóm COOH; bước 2 là khử chọn lọc bằng tác nhân NaBH4 thu
được axit betulinic (6) và sản phẩm phụ axit 3-α-betulinic (9) (sơ đồ 1.1) [31].
Sơ đồ 1. 1. Tổng hợp axit betulinic từ betulin qua 2 bước chuyển hóa [31]
6
Theo sơ đồ 1.1, axit 3-α-betulinic được oxi hóa bằng tác nhân Jone để tiết kiệm
nguyên liệu, hiệu suất chung tổng hợp axit betulinic là 71%. Cũng trong công trình
này, các tác giả đã thành công khi chuyển hóa betulin thành axit betulinic qua 5
bước theo sơ đồ 1.2. Hiệu suất tổng hợp axit betulinic là 88% và không có sản
phẩm phụ.
Sơ đồ 1. 2. Tổng hợp axit betulinic từ betulin qua 5 bước chuyển hóa [31]
Ngoài ra, lupeol (7) cũng là một hợp chất phổ biến trong nhóm triterpenoit khung
lupan có nhiều hoạt tính quý. Lupeol được tìm thấy trong nhiều loài thực vật như
bắp cải trắng, hạt tiêu, dưa chuột, cà chua... Là một hợp chất thiên nhiên thể hiện
hoạt tính chống ung thu rất tốt [32], kết quả nghiên cứu cho thấy lupeol có thể gây
độc đối với các dòng tế bào HepG2 (ung thư gan), A431, H-4IIE (ung thư biểu
bì) với giá trị IC50 lần lượt là 77 M; 101 M; 77,6 M và khả năng chống oxi
hóa cao. Chính vì vậy, lupeol còn được ứng dụng trong mỹ phẩm bảo vệ da [33].
Lupeol cũng được tìm thấy có khả năng ức chế tế bào ung thư tuyến tiền liệt, ung
thư da [34–36]. Nhiều nghiên cứu cũng cho thấy lupeol có khả năng kháng khuẩn,
chống viêm, giảm sưng phù nề [37–39].
7
Các hợp chất 13 và 14 là các tritecpenoit khung lupan ít phổ biến hơn
betulin. Hợp chất 13 được phân lập từ loài cây trúc đào (Nerium oleander), thuộc
họ Apocynaceae có khả năng chống HIV và khối u ác tính [40]. Hợp chất 14 là
một triterpenoit diaxit chiếm hàm lượng tới 7% trọng lượng lá khô của loài cây
chân chim (Schefflera octophylla). Trong dân gian loài cây này được dùng làm
thuốc chữa các bệnh về gan [41].
Có thể thấy betulin và các hợp chất tritecpenoit có cùng khung lupan là những hợp
chất thiên nhiên có nhiều hoạt tính sinh học có giá trị. Chính vì vậy, các hợp chất
này rất được quan tâm nghiên cứu và chuyển hóa thành nhiều dẫn xuất khác nhau,
nhằm tìm kiếm các hợp chất mới vẫn giữ được khung tritecpen và có hoạt tính tốt
hơn, phong phú hơn.
1.1.2 Một số chuyển hóa của betulin
Phân tử betulin có hai nhóm chức OH liên kết với C-3 và C-28 và một nối
đôi 20(29) của nhánh isopropylenyl tại C-19. Đây là các trung tâm hoạt động rất
dễ bị chuyển hóa hoặc thay thế trong các phản ứng hóa học mà vẫn giữ được khung
tritecpen, do vậy, khả năng chuyển hóa của betulin rất phong phú. Việc chuyển
hóa nhóm chức OH ở C-3 hoặc C-28 của hợp chất betulin đem lại các dẫn xuất có
hoạt tính sinh học.
[[ơ
Sơ đồ 1. 3. Phản ứng betulin và anhydrit 2,2-dimethylsuccinic [17]
8
Các chuyển hóa chính của betulin thu được dẫn xuất có hoạt tính sinh học tốt
như chuyển hóa nhóm chức OH ở C-3 hoặc OH ở C-28. Điển hình là các chuyển
hóa nhóm chức OH ở C-3 thành các este với một số diaxit cacboxylic như hợp chất
15-18. Bốn đồng phân của 3,28-di-O-(dimethylsuccinyl)-betulin đã được tổng hợp
và thử hoạt tính chống HIV với dòng HIV-1 trong các tế bào lympho H9. Trong đó
đồng phân 3-O-(3',3'-dimethylsuccinyl)-28-O-(2",2"-dimethylsuccinyl)-betulin
(hợp chất 15) là hợp chất có hoạt tính chống HIV mạnh nhất với giá trị EC50 là
0,00087 M và giá trị TI là 42.400 (sơ đồ 1.3) [17].
Năm 2010, nhà khoa học người Nga Oxana B. Kazakova và các cộng sự đã
nghiên cứu chuyển hóa hai nhóm OH ở vị trí C-3 và C-28 của betulin qua một loạt
các phản ứng để tạo thành các dẫn xuất este, trong đó các dẫn xuất este với axit
nicotinic 20 và 21 có hoạt tính kháng lại chủng virut ung thư cổ tử cung HPV-11.
Riêng hợp chất 20 còn thể hiện hoạt tính bảo vệ gan, chống loét, chống viêm, hoạt
tính điều hòa miễn dịch và hoạt tính kháng HIV (sơ đồ 1.4) [42] .
Sơ đồ 1. 4. Tổng hợp một số este của betulin và axit nicotinic [42]
9
Bằng phản ứng của betulin với etyl isocyanat và phenyl isocyanat trong dung môi
clorofom, Harish Komera và cộng sự đã tổng hợp được các hợp chất 22-25 theo
sơ đồ 1.5. Hợp chất 22 và 24 thể hiện hoạt tính diệt tế bào ung thư phổi A549 [43].
Sơ đồ 1. 5. Tổng hợp các dẫn xuất cacbamat của betulin [43]
Một số dẫn xuất este của betulin và các axit cacboxylic thơm tương ứng
được tổng hợp và thử hoạt tính kháng khuẩn. Trong đó hợp chất 29 và 32 thể hiện
hoạt tính kháng khuẩn trên nhiều dòng vi khuẩn với đường kính vô khuẩn từ 10 –
13 mm (sơ đồ 1.6) [44].
Sơ đồ 1. 6. Tổng hợp một số este của betulin với các axit cacboxylic thơm [44]
10
Hình 1. 2. Công thức cấu trúc của berivimat
Năm 1996, Kashiwada và các cộng sự chuyển hóa nhóm chức OH ở C-3 của
axit betulinic thành nhóm chức este với một số điaxit cacboxylic đã nhận được nhiều
hợp chất mới có hoạt tính chống HIV, đặc biệt hợp chất 33 (berivimat) có hoạt tính
tốt nhất thể hiện ở giá trị EC50 < 0,35 nM trong khi đó TI > 200000, kết quả này cho
thấy dẫn xuất 33 có hoạt tính tốt hơn nhiều lần so với hoạt tính của axit betulinic là
1,4 μM (hình 1.2) [45]. Tiếp nối thành công trong việc tổng hợp được các dẫn xuất
este của axit betulinic có hoạt tính kháng HIV rất tốt như hợp chất 33, Kashiwada
và các cộng sự đã thực hiện chuyển hóa hai nhóm OH ở C-3 và C-28 của betulin
thành nhóm este với nhiều hợp chất axit đicacboxylic theo sơ đồ 1.7. [16].
Sơ đồ 1. 7. Tổng hợp một số đieste của betulin với các axit đicacboxylic [16]
Tải về để xem bản đầy đủ
215 trang
20120
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Luận án Nghiên cứu tổng hợp và hoạt tính gây độc tế bào của một số hợp chất có cấu trúc lai từ betulin", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- luan_an_nghien_cuu_tong_hop_va_hoat_tinh_gay_doc_te_bao_cua.pdf
