Luận án Tiến sĩ Hóa học: Nghiên cứu tổng hợp các hợp chất lai của một số triterpenoid có chứa nhóm benzamide và hydroxamate

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:141

Thêm vào BST

Báo xấu

38
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài nghiên cứu tổng hợp các hợp chất lai của một số triterpenoid có chứa nhóm benzamide và nhóm hydroxamate nhằm tìm kiếm các hợp chất lai có hoạt tính sinh học cao, làm cơ sở khoa học cho những nghiên cứu tiếp theo để tạo ra thuốc chống ung thư góp phần chăm sóc sức khỏe cho cộng đồng.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Hóa học: Nghiên cứu tổng hợp các hợp chất lai của một số triterpenoid có chứa nhóm benzamide và hydroxamate

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐINH THỊ CÚC NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP CÁC HỢP CHẤT LAI CỦA MỘT SỐ TRITERPENOID CÓ CHỨA NHÓM BENZAMIDE VÀ HYDROXAMATE LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC Hà Nội-2020
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐINH THỊ CÚC NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP CÁC HỢP CHẤT LAI CỦA MỘT SỐ TRITERPENOID CÓ CHỨA NHÓM BENZAMIDE VÀ HYDROXAMATE Chuyên ngành : Hóa hữu cơ Mã số : 9.44.01.14 LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1: GS.TS.Nguyễn Văn Tuyến 2: TS.Lê Nhật Thùy Giang Hà Nội-2020
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học của riêng tôi và các cộng sự. Các kết quả trong luận án này có nguồn gốc rõ ràng và công bố theo đúng quy định. Đây là các kết quả do tôi tự nghiên cứu, phân tích và trình bày một cách trung thực khách quan, phù hợp với yêu cầu của một luận án tiến sĩ về Hóa học. Các kết quả này chưa từng được công bố trong bất kỳ luận án nào. Nghiên cứu sinh Đinh Thị Cúc
LỜI CẢM ƠN Với tấm lòng chân thành và biết ơn sâu sắc, em xin được cảm ơn GS.TS.Nguyễn Văn Tuyến, TS.Lê Nhật Thùy Giang, TS.Đặng Thị Tuyết Anh những người thầy vô cùng tận tậm và nhiệt huyết đã định hướng và giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu tại Viện Hóa Học. Tôi cũng xin được cảm ơn các anh, chị, các bạn và các em là cán bộ và nghiên cứu sinh của phòng Hóa dược và phòng Hóa sinh môi trường - Viện Hóa Học, nơi tôi học tập và công tác đã cùng tôi chia sẻ công việc cũng như động viên tôi về tinh thần để tôi vượt qua những khó khăn vất vả trong suốt thời gian nghiên cứu và học tập. Đặc biệt, tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất tới toàn thể gia đình, bạn bè và những người thân trong gia đình tôi. Mọi người không chỉ là nguồn động lực mà còn là chỗ dựa vật chất và tinh thần, là nguồn tiếp sức mạnh lớn nhất giúp tôi vượt qua mọi khó khăn để có thể hoàn thiện được luận án này. Tôi xin trân trọng cảm ơn! Hà Nội, tháng ….. năm ….. Đinh Thị Cúc
i MỤC LỤC MỤC LỤC ........................................................................................................... i DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ...............................................................iii DANH MỤC SƠ ĐỒ ......................................................................................... v DANH MỤC HÌNH ......................................................................................... vii DANH MỤC BẢNG ......................................................................................... ix MỞ ĐẦU ............................................................................................................ 1 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN .............................................................................. 3 1.1. Tổng hợp và hoạt tính sinh học của các dẫn xuất triterpenoid ................... 3 1.1.1. Tổng hợp betulin và hoạt tính sinh học các dẫn xuất của betulin ....... 3 1.1.2. Một số hợp chất lai của triterpenoid và hoạt tính chống HIV, chống ung thư ........................................................................................................... 7 1.2. Tổng hợp và hoạt tính sinh học của các hợp chất benzamide ................... 11 1.3. Tổng hợp và hoạt tính sinh học của các hợp chất hydroxamate ............... 15 CHƯƠNG II: THỰC NGHIỆM....................................................................... 27 2.1. Hóa chất và dung môi................................................................................ 27 2.2. Định tính phản ứng và kiểm tra độ tinh khiết của các hợp chất bằng sắc kí lớp mỏng........................................................................................................... 27 2.3. Phương pháp và thiết bị nghiên cứu .......................................................... 27 2.4. Đánh giá hoạt tính gây độc tế bào ung thư................................................ 28 2.5. Tổng hợp các hợp chất lai của một số triterpenoid có chứa nhóm benzamide .......................................................................................................................... 28 2.5.1. Tổng hợp các dẫn xuất ester của betulin (76a-f) .............................. 28 2.5.2. Quy trình tổng hợp các hợp chất trung gian 79a-b và 69 ................. 32 2.5.3. Quy trình tổng hợp các hợp chất trung gian 81, 82 và 86 ................ 34 2.5.4. Quy trình tổng hợp các hợp chất 77a-e, 80, 83a, 84, 85, 87 và 88a . 36 2.5.5. Quy trình tổng hợp các hợp chất 83b và 88b .................................... 45 2.6. Tổng hợp các hợp chất lai của một số triterpenoid có chứa nhóm hydroxamate ..................................................................................................... 47
ii 2.6.1. Quy trình tổng hợp các dẫn xuất amide trung gian 91, 93 và 95 ...... 47 2.6.2. Quy trình tổng hợp các hợp chất lai có chứa nhóm hydroxamate 89a- h, 90a-b, 92a-b, 94a-b, 96a-b ...................................................................... 49 2.7. Hoạt tính chống ung thư của các hợp chất lai có chứa nhóm benzamide và hydroxamate ..................................................................................................... 60 CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................. 63 3.1. Kết quả tổng hợp các hợp chất lai của một số triterpenoid có chứa nhóm benzamide......................................................................................................... 65 3.1.1. Kết quả tổng hợp các hợp chất lai của betulin có chứa nhóm benzamide qua cầu nối ester .......................................................................................... 67 3.1.2. Kết quả tổng hợp các hợp chất lai của diacid pentacyclic triterpenoid có chứa nhóm benzamide ............................................................................ 78 3.1.3. Kết quả tổng hợp các hợp chất lai của betulinic acid có chứa nhóm benzamide .................................................................................................... 84 3.1.4. Kết quả tổng hợp các hợp chất lai của một số triterpenoid khác có chứa nhóm benzamide ................................................................................. 86 3.2. Kết quả tổng hợp các hợp chất lai của một số triterpenoid có chứa nhóm hydroxamate ..................................................................................................... 92 3.2.1. Kết quả tổng hợp các hợp chất lai của betulin có chứa nhóm hydroxamate qua cầu nối ester .................................................................... 92 3.2.2. Kết quả tổng hợp các hợp chất lai của một số triterpenoid khác có chứa nhóm hydroxamate qua cầu nối amide ............................................. 101 3.3. Hoạt tính chống ung thư của các hợp chất lai ......................................... 109 KẾT LUẬN .................................................................................................... 113 NHỮNG ĐIỂM MỚI CỦA LUẬN ÁN ......................................................... 114 CÁC CÔNG TRÌNH LIÊN QUAN TỚI LUẬN ÁN ..................................... 115 TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................. 116
iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT  (ppm) Độ dịch chuyển hóa học (phần triệu) 13 C-NMR Phổ cộng hưởng từ hạt nhân carbon 13 (13C-Nuclear Magnetic Resonance) 1 H-NMR Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (1H-Nuclear Magnetic Resonance) J Hằng số tương tác (Hz) IR Phổ hồng ngoại (Infrared Spectrometry) MS MS Phổ khối lượng (Mass Spectrometry) CDI Carbonyl diimidazole DBU 1,8-Diazabicyclo[5.4.0]undec-7-ene DCC N,N'-Dicyclohexyl carbodiimide DCM Dichloromethane DIEPA N,N-Diisopropylethylamine DMAP 4-Dimethylaminopyridine DMF Dimethylformamide DMSO-d6 Dimethylsulfoxide deutri hóa HNMeOH.HCl N-methylhydroxylammonium hydrochloride HNMeOMe.HCl N,O-dimethylhydroxylammonium hydrochloride EDC.HCl 1-(3-dimethylaminopropyl)-3-ethylcarbodiimide. HCl HOBt 1-hydroxybenzotriazole TEA Triethylamine (Et3N ) TFA Trifluoroacetic acid THF Tetrahydrofuran TSA Trichostatin A HRMS high resonance mass spectrometry (phổ khối phân giải cao)
iv EC50 Half maximal effective concentration (Nồng độ ức chế 50% ) IC50 The half maximal inhibitory concentration EGFR Thụ thể yếu tố tăng trưởng biểu bì HDAC Histon deaxetylase rfx Reflux (hồi lưu) rt Room temperature (nhiệt độ phòng) h Giờ H Hiệu suất toC Nhiệt độ nóng chảy 3TC Lamivudine d4T Stavudine AZT Zidovudine US-FDA Cục quản lý thực phẩm và dược phẩm Mỹ AML Ung thư bạch cầu tủy bào cấp ALL Ung thư bạch cầu cấp MDS Hội chứng loạn sản tủy MGC-803 Ung thư dạ dày PC3 Ung thư tiền liệt tuyến Bcap-37 Ung thư biểu mô cổ tử cung A375 Ung thư da MCF-7 Ung thư vú KB Ung thư biểu mô Hep-G2 Ung thư gan SW620 Ung thư đại tràng CTPT Công thức phân tử
v DANH MỤC SƠ ĐỒ Sơ đồ 1.1: Tổng hợp dẫn xuất ester của betulin và nicotinic acid .................... 4 Sơ đồ 1.2: Tổng hợp dẫn xuất ester 8-13 ........................................................... 5 Sơ đồ 1.3: Tổng hợp dẫn xuất amide 14…………………………………….....5 Sơ đồ 1.4: Tổng hợp một số dẫn xuất ester-amide 16a-c .................................. 6 Sơ đồ 1.5: Tổng hợp một số dẫn xuất carbamate 18-21 .................................... 7 Sơ đồ 1.6: Tổng hợp chất lai 23, 25a-b của betulin và AZT qua liên kết ester . 8 Sơ đồ 1.7: Tổng hợp chất lai 26a-b của betulin và 3TC qua liên kết ester........ 8 Sơ đồ 1.8: Tổng hợp dẫn chất lai triterpenoid-AZT qua cầu nối ester-triazole . 9 Sơ đồ 1.9: Tổng hợp dẫn chất lai triterpenoid-AZT qua cầu nối amide-triazole .......................................................................................................................... 10 Sơ đồ 1.10: Tổng hợp các hợp chất benzamide 42a-f...................................... 13 Sơ đồ 1.11: Tổng hợp các dẫn chất benzamide 40a-c ..................................... 13 Sơ đồ 1.12: Tổng hợp các hợp chất benzamide 52a-j...................................... 14 Sơ đồ 1.13: Tổng hợp các hợp chất hydroxamate 57a-d ................................. 17 Sơ đồ 1.14: Tổng hợp các hợp chất 59a-g ....................................................... 17 Sơ đồ 1.15: Tổng hợp các hợp chất 61a-o ....................................................... 19 Sơ đồ 1.16: Tổng hợp các hợp chất 64a-e ....................................................... 20 Sơ đồ 1.17: Tổng hợp các hợp chất 67a-e ....................................................... 21 Sơ đồ 1.18: Tổng hợp các hợp chất 70a-d, 71a-k ........................................... 22 Sơ đồ 1.19: Tổng hợp các hợp chất 73a-h ....................................................... 24 Sơ đồ 1.20: Tổng hợp các hợp chất hydroxamate 75a-c.................................. 25 Sơ đồ 3.1: Chiến lược tổng hợp của luận án .................................................... 64 Sơ đồ 3.2: Cơ chế hình thành liên kết –CONH ............................................... 68 Sơ đồ 3.3: Tổng hợp các hợp chất 77a-e ......................................................... 67 Sơ đồ 3.4: Cơ chế hình thành hợp chất 77c ..................................................... 82 Sơ đồ 3.5: Tổng hợp hợp chất 80 ..................................................................... 85 Sơ đồ 3.6: Tổng hợp các hợp chất 83a-b ......................................................... 87 Sơ đồ 3.7: Tổng hợp các hợp chất 84 và 85 ..................................................... 87
vi Sơ đồ 3.8: Tổng hợp hợp chất 87 ..................................................................... 94 Sơ đồ 3.9: Tổng hợp các hợp chất 88a-b ....................................................... 103 Sơ đồ 3.10: Tổng hợp các hợp chất 89a-b ..................................................... 103 Sơ đồ 3.11: Cơ chế hình thành sản phẩm 89a ................................................ 104 Sơ đồ 3.12: Tổng hợp các hợp chất 90a-b, 92a-b…………………………..102 Sơ đồ 3.13: Tổng hợp các hợp chất 94a-b…………………………...…..…102 Sơ đồ 3.14: Tổng hợp các hợp chất 96a-b………………………...………..103
vii DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Cấu trúc một số hợp chất triterpenoid ................................................ 3 Hình 1.2: Cấu trúc một số hợp chất triterpenoid-AZT qua cầu triazole-ester và triazole-amide có hoạt tính sinh học cao .......................................................... 11 Hình 1.3: Cấu trúc một số hợp chất benzamide ............................................... 11 Hình 1.4: Cấu trúc một số hợp chất hydroxamate ........................................... 16 Hình 3.1: Cấu trúc của các chất ức chế HDAC ............................................... 69 Hình 3.2: Cấu trúc hóa học và một số đặc trưng vật lý của các hợp chất 76a-f .......................................................................................................................... 70 Hình 3.3: Phổ 1H-NMR của betulin (1) ........................................................... 70 Hình 3.4: Phổ giãn 1H-NMR của hợp chất 76a ............................................... 71 Hình 3.5: Phổ giãn 1H-NMR của hợp chất 76e ................................................ 70 Hình 3.6: Phổ giãn 1H-NMR của hợp chất 77c ................................................ 74 Hình 3.7: Phổ giãn 13C-NMR của hợp chất 77c............................................... 73 Hình 3.9: Cấu trúc hóa học và một số đặc trưng vật lý của các hợp chất 77a-e .......................................................................................................................... 77 Hình 3.10: Phổ 1H-NMR của hợp chất 80 ....................................................... 80 Hình 3.11: Phổ 13C-NMR của hợp chất 80 ...................................................... 80 Hình 3.12: Phổ LC-MS/MS của hợp chất 80 ................................................... 80 Hình 3.13: Cấu trúc hóa hoc và đặc trưng vật lý của các hợp chất 80, 83a-b . 81 Hình 3.14: Cấu trúc hóa học và một số đặc trưng vật lý của hợp chất 84, 85 . 86 Hình 3.15: Cấu trúc hóa học và một số đặc trưng vật lý của hợp chất 87, 88a-b .......................................................................................................................... 88 Hình 3.16: Phổ 1H-NMR của hợp chất 87 ....................................................... 88 Hình 3.17: Phổ 13C-NMR của hợp chất 87 ...................................................... 89 Hình 3.18: Phổ LC-MS/MS của hợp chất 87 ................................................... 90 Hình 3.19: Phổ 1H-NMR của hợp chất 89a ..................................................... 94 Hình 3.20: Phổ 13C-NMR của hợp chất 89a .................................................... 94 Hình 3.21: Phổ LC-MS/MS của hợp chất 89a ................................................. 96
viii Hình 3.22: Phổ 1H-NMR của hợp chất 89b ..................................................... 97 Hình 3.23: Phổ 13C-NMR của hợp chất 89b .................................................... 97 Hình 3.24: Phổ LC-MS/MS của hợp chất 89b ................................................. 98 Hình 3.25: Cấu trúc hóa học và một số đặc trưng vật lý của hợp chất 89a-h.. 99 Hình 3.26: Phổ 1H-NMR của hợp chất 91 ..................................................... 101 Hình 3.27: Phổ 1H-NMR của hợp chất 92a ................................................... 104 Hình 3.28: Phổ 13C-NMR của hợp chất 92a .................................................. 104 Hình 3.29: Phổ LC-MS/MS của hợp chất 92a ............................................... 105 Hình 3.30: Cấu trúc hóa học và một số đặc trưng vật lý của các hợp chất 90a-b, 92a-b, 94a-b, 96a-b ......................................................................................... 67 Hình 3.31: Cấu trúc hóa học một số hợp chất lai có hoạt tính tốt.................. 112
ix DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Hoạt tính gây độc tế bào của các hợp chất hydroxamate 70a-d, 71a- k ........................................................................................................................ 23 Bảng 3.1: Kết quả phân tích phổ 1H-NMR của các hợp chất 76a-f ................. 70 Bảng 3.2: Tín hiệu đặc trưng trên phổ 1H-NMR của các hợp chất 77a-e ........ 74 Bảng 3.3: Tín hiệu đặc trưng trên phổ 13C-NMR của các hợp chất 77a-e ....... 77 Bảng 3.4: Tín hiệu đặc trưng trên phổ 13C-NMR của các hợp chất 80, 83a .... 82 Bảng 3.5: Tín hiệu đặc trưng trên phổ 1H-NMR của các hợp chất 80, 83a-b . 83 Bảng 3.6: Tín hiệu đặc trưng trên phổ 1H-NMR của hợp chất 87, 88a-b........ 90 Bảng 3.7: Tín hiệu đặc trưng trên phổ 13C-NMR của hợp chất 87, 88a .......... 90 Bảng 3.8: Kết quả phân tích phổ khối của các hợp chất lai có chứa nhóm benzamide......................................................................................................... 91 Bảng 3.9: Tín hiệu đặc trưng trên phổ 1H-NMR của các hợp chất 89a-h ..... 100 Bảng 3.10: Kết quả phân tích phổ khối của các hợp chất 89a-h, 90a-b, 92a-b, 94a-b và 96a-b. .............................................................................................. 107 Bảng 3.11: Kết quả thử hoạt tính của các hợp chất lai có chứa nhóm benzamide ........................................................................................................................ 109 Bảng 3.12: Kết quả thử hoạt tính của các hợp chất lai có chứa nhóm hydroxamate ................................................................................................... 110
1 MỞ ĐẦU Ung thư là một trong những căn bệnh nguy hiểm nhất thế giới. Toàn cầu ước tính có 8,2 triệu người chết vì ung thư vào năm 2012, bệnh ung thư phổi (ung thư phế quản và khí quản) tăng đáng kể nên trở thành nguyên nhân tử vong đứng hàng thứ 5 năm 2012 giết chết 1,1 triệu nam giới và 0,5 triệu phụ nữ [1]. Chi phí cho các loại thuốc liên quan đến ung thư đã tăng từ 80,8 tỷ đô la Mỹ năm 2010 lên 100,2 tỷ Đô la Mỹ năm 2014 [2]. Mặc dù trong những thập kỷ gần đây, đã có nhiều nghiên cứu phát triển các loại thuốc chống ung thư mới nhưng vẫn chưa đáp ứng được cho thực tiễn. Nhiều bệnh vẫn chưa thể chữa trị triệt để. Vì vậy xu hướng nghiên cứu tìm kiếm, phát triển các loại thuốc mới và thuốc cải tiến để nhắm mục tiêu ức chế các tế bào ung thư vẫn đang là một nhu cầu thực sự bức thiết. Hiện nay, các thuốc có cấu trúc lai ngày càng được các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu và tổng hợp nhằm tạo ra các hợp chất lai có hoạt tính sinh học cao vượt trội hơn so với các chất ban đầu. Việc kết hợp các hợp phần có hoạt tính sinh học để lai tạo thành các cấu trúc mới với những hoạt tính lý thú hiện đang là một hướng nghiên cứu thu hút sự chú ý của nhiều nhà khoa học. Triterpenoid là nhóm hợp chất tự nhiên hoặc các dẫn xuất của nó nhận được sự quan tâm nghiên cứu đáng kể của các nhà khoa học trong những năm gần đây. Nhiều hợp chất tritecpenoid như betulin, betulinic acid, ursolic acid, oleanolic acid được công bố là có hoạt tính chống HIV, kháng khuẩn, kháng nấm, chống viêm và chống ung thư. Trong đó, betulinic acid có hoạt tính gây độc trên nhiều loại tế bào ung thư theo cơ chế ức chế quá trình sinh tổng hợp protein p53 [3-6]. Nhiều hợp chất lai của betulin, betulinic acid, ursolic acid với AZT, 3TC đã được tổng hợp và nghiên cứu hoạt tính sinh học cho thấy có hoạt tính ức chế tế bào ung thư tốt hơn so với các thành phần ban đầu. Bên cạnh đó, các hợp chất benzamide như MS-275, MGCD-0103 là những hợp chất có hoạt tính sinh học lý thú, đã được Cục quản lý thực phẩm và dược phẩm Mỹ (US-FDA) phê duyệt trong điều trị tạng đặc, ung thư bạch cầu,
2 u hắc sắc tố ác tính di căn giai đoạn muộn [7-11]. Các hợp chất hydroxamic như vorinostat hay còn gọi là zolinza (SAHA) cũng được FDA phê duyệt vào năm 2006 trong điều trị u lympho da tế bào T, trichosatin A (TSA) và belinostat (PXD-101) sử dụng trong điều trị tặng đặc và ung thư máu, panobinostat (LBH- 589) trong điều trị tạng đặc, AML, ALL, MDS [12-16]. Tuy nhiên, các hợp chất lai của triterpenoid có chứa nhóm benzamide và hydroxamate còn chưa được nghiên cứu nhiều. Hướng nghiên cứu tổng hợp các hợp chất lai của triterpenoid có chứa nhóm benzamide, nhóm hydroxamate và thử hoạt tính gây độc tế bào ung thư nhằm tìm kiếm các hợp chất có hoạt tính chống ung thư là hướng nghiên cứu mới. Xuất phát từ những ý tưởng như vậy nên chúng tôi đã chọn đề tài: ‘‘Nghiên cứu tổng hợp các hợp chất lai của một số triterpenoid có chứa nhóm benzamide và hydroxamate ” là vấn đề mới, lý thú và có ý nghĩa khoa học thực tiễn cao. Mục tiêu của luận án: Nghiên cứu tổng hợp các hợp chất lai của một số triterpenoid có chứa nhóm benzamide và nhóm hydroxamate nhằm tìm kiếm các hợp chất lai có hoạt tính sinh học cao, làm cơ sở khoa học cho những nghiên cứu tiếp theo để tạo ra thuốc chống ung thư góp phần chăm sóc sức khỏe cho cộng đồng. Nội dung luận án bao gồm: 1. Tổng hợp và phân lập các hợp chất lai của một số triterpenoid có chứa nhóm benzamide và nhóm hydroxamate bằng các phương pháp sắc ký. 2. Xác định cấu trúc hoá học các hợp chất tổng hợp được bằng các phương pháp vật lý và hóa học. 3. Đánh giá hoạt tính gây độc tế bào của các hợp chất lai tổng hợp được trên hai dòng tế bào KB và Hep-G2.
3 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1. Tổng hợp và hoạt tính sinh học của các dẫn xuất triterpenoid Một số hợp chất triterpenoid như betulin (1), betulinic acid (2), ursolic acid (3), oleanolic acid (4), 3β-acetoxy-21-oxolup-18-ene-28-oic acid (5) là những hợp chất có hoạt tính chống ung thư da, kháng khuẩn, kháng nầm, chống viêm, chống HIV….[17-23]. Đã có nhiều công trình nghiên cứu tổng hợp các dẫn xuất của các chất này nhằm tìm kiếm các hợp chất có hoạt tính sinh học cao. Hình 1.1: Cấu trúc một số hợp chất triterpenoid 1.1.1. Tổng hợp betulin và hoạt tính sinh học các dẫn xuất của betulin Betulin hay 20(29)-lupene-3,28-diol (1), 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 triterpenoid khung lupan. 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). Ngoài ra, betulin cũng được tìm thấy ở nhựa của loài cây này [17] 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. Chính vì betulin có nhiều hoạt tính sinh học lý thú, nên betulin ngày càng được nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên
4 cứu chuyển hóa thành các dẫn xuất khác nhau nhằm tìm kiếm các cấu trúc hóa học mới và hoạt tính sinh học lý thú của chúng. 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 thay thế hoặc chuyển hóa trong các phản ứng hóa học mà vẫn giữ được nguyên khung triterpenoid, chính vì thế nên khả năng chuyển hóa của betulin rất phong phú. Nhiều nghiên cứu đã cho thấy rằng việc chuyển hóa nhóm chức OH ở C-3 hoặc C-28 của hợp chất betulin đã cho các dẫn xuất có hoạt tính sinh học tốt. Dưới đây là một số dẫn xuất có hoạt tính sinh học của betulin. Dẫn xuất ester của betulin: Năm 2010 nhà khoa học người Nga Oxana B. Kazakova và các cộng sự của ông đã nghiên cứu chuyển hóa thành công 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 ester, các dẫn xuất ester với nicotinic acid 6 và 7 có hoạt tính kháng lại chủng virut ung thư cổ tử cung HPV-11. Ngoài ra, hợp chất 6 còn có hoạt tính điều hòa miễn dịch, kháng HIV, bảo vệ gan, chống viêm, chống loét (sơ đồ 1.1) [24]. Sơ đồ 1.1: Tổng hợp dẫn xuất ester của betulin và nicotinic acid Một số dẫn xuất ester của betulin và các acid cacboxylic thơm cũng đã được tổng hợp và được thử hoạt tính kháng khuẩn. Kết quả cho thấy hợp chất 14
5 và 15 có hoạt tính kháng khuẩn tốt trên nhiều dòng vi khuẩn với đường kính vô khuẩn từ 10 – 13 mm (sơ đồ 1.2) [25]. Sơ đồ 1.2: Tổng hợp dẫn xuất ester 8-13 Dẫn xuất amide của betulin: Sơ đồ 1.3: Tổng hợp dẫn xuất amide 14 Đầu tiên là oxi hóa nhóm 3β-OH của betulin thành ketone, C-28 thành nhóm COOH, sau đó là khử chọn lọc bằng tác nhân NaBH4 thu được betulinic
6 acid (2), sau đó cho phản ứng với các amino acid khác nhau sẽ thu được các dẫn xuất amide [26]. Dẫn xuất ester- amide của betulin: Năm 2015, tác giả Sheng-Jie Yang và các cộng sự đã nghiên cứu tổng hợp thành công các dẫn xuất ester-amide ở C-28 của betulin bừng cách cho betulin phản ứng với các anhydrid acid khác nhau thu được các dẫn xuất ester – acid, sau đó cho các dẫn xuất này phản ứng với các tác nhân amine khác nhau bằng dung môi DCM thu được các dẫn xuất ester-amide 16a-c. Các hợp chất này sau đó được nghiên cứu thử hoạt tính chống ung thư trên các dòng tế bào ung thư ở người như MGC- 803 (ung thư dạ dày), PC3 (ung thư tiền liệt tuyến), Bcap-37 (ung thư biểu mô cổ tử cung), A375 (ung thư da) và MCF-7 (ung thư vú). Kết quả cho thấy, hợp chất 15 và 16a-c có hoạt tính tốt với giá trị IC50 từ 4-18 M. Riêng hợp chất 16c có chứa nhóm piperidin trong nhóm chức amide thể hiện hoạt tính tốt nhất đối với 5 dòng tế bào trên với giá trị IC50 tương ứng lần lượt là 4,3 μM; 4,5 μM; 5,2 μM; 7,5 μM, và 5,2 μM (sơ đồ 1.4) [27]. Sơ đồ 1.4: Tổng hợp một số dẫn xuất ester-amide 16a-c Dẫn xuất carbamate của betulin: