Luận án Tiến sĩ Hóa học: Tổng hợp và nghiên cứu hoạt tính sinh học của một số dẫn xuất sulfonylurea

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:411

Thêm vào BST

Báo xấu

36
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận án tập trung tổng hợp và xác định cấu trúc của một số dẫn xuất sulfonylurea mới với sự thay đổi các nhóm thế vào hai đầu vị trí N của cấu trúc glipizide bằng các vòng phenyl và dị vòng chứa các nhóm chức khác nhau như: OH, NO2, Cl, F, I, OCH3 … trong khi nhóm N-phenyl-ethylsulfamoyl của cấu trúc glipizide được cố định, nhằm tạo ra nhiều hợp chất Sulfonylureas mới có nhiều hoạt tính ứng dụng trong y học, đặc biệt là hoạt tính trong điều trị bệnh đái tháo đường.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Hóa học: Tổng hợp và nghiên cứu hoạt tính sinh học của một số dẫn xuất sulfonylurea

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TẬP ĐOÀN HÓA CHẤT VIỆT NAM VIỆN HÓA HỌC CÔNG NGHIỆP VIỆT NAM ----------------------------- BÙI THỊ THỜI TỔNG HỢP VÀ NGHIÊN CỨU HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA MỘT SỐ DẪN XUẤT SULFONYLUREA LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC HÀ NỘI – 2021
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TẬP ĐOÀN HÓA CHẤT VIỆT NAM VIỆN HÓA HỌC CÔNG NGHIỆP VIỆT NAM ----------------------------- BÙI THỊ THỜI TỔNG HỢP VÀ NGHIÊN CỨU HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA MỘT SỐ DẪN XUẤT SULFONYLUREA Chuyên ngành: Hóa hữu cơ Mã số: 9 44 01 14 LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS.TS. Ngô Đại Quang 2. PGS.TS. Trần Văn Lộc HÀ NỘI – 2021
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận án này là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS. TS. Ngô Đại Quang và PGS. TS. Trần Văn Lộc. Các số liệu, kết quả trong luận án là trung thực và chưa được công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Hà Nội, ngày…… tháng…… năm 2021 Tác giả luận án Bùi Thị Thời
LỜI CẢM ƠN Luận án này được hoàn thành tại Viện Hóa học Công nghiệp Việt Nam (thuộc Tập đoàn Công nghiệp Hóa chất Việt Nam). Trong quá trình nghiên cứu, tôi đã nhận được nhiều sự giúp đỡ chân tình của các thầy cô, các nhà khoa học cũng như đồng nghiệp, bạn bè và người thân. Với lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất, tôi xin gửi đến P GS. TS Ngô Đại Quang và PGS. TS Trần Văn Lộc - những người thầy đã tạo mọi điều kiện và tận tình hướng dẫn, có nhiều góp ý quý báu trong thời gian thực hiện luận án. Tôi cũng xin chân thành cảm ơn GS. TSKH Trần Văn Sung, TS. Trần Thị Phương Thảo, TS. Trần Văn Chiến đã cho tôi những đóng góp quý báu trong thời gian thực hiện luân án. Tôi xin chân thành cảm ơn đến các cán bộ nghiên cứu Phòng Tổng hợp hữu cơ, Viện Hóa học (thuộc Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam) đã giúp đỡ tôi rất nhiều trong quá trình thực nghiệm và hoàn thành bản luận án. Tôi xin gửi lời cảm ơn đến các Lãnh đạo, các thầy cô, các nhà khoa học, đồng nghiệp tại Viện Hóa học Công nghiệp Việt Nam đã giảng dạy, hợp tác và hướng dẫn tôi hoàn thành các học phần và các chuyên đề trong chương trình đào tạo. Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc đến toàn thể gia đình, đồng nghiệp và bạn bè đã ủng hộ và động viên tôi hoàn thành tốt luận án. Tôi xin trân trọng cảm ơn! Hà Nội, ngày……tháng……năm 2021 Bùi Thị Thời
MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .......................................................................................................... iii LỜI CẢM ƠN .................................................................................................................iv MỤC LỤC .........................................................................................................................i DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT .....................................................iv DANH MỤC CÁC BẢNG.............................................................................................. vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ........................................................................................vii MỞ ĐẦU .......................................................................................................................... 1 CHƯƠNG I. TỔNG QUAN ............................................................................................ 3 1.1. Sơ lược về bệnh đái tháo đường ................................................................................ 3 1.2. Các loại thuốc điều trị đái tháo đường ...................................................................... 4 1.2.1. Thuốc điều trị đái tháo đường tuýp 1 ..................................................................... 4 1.2.2. Thuốc điều trị đái tháo đường tuýp 2 ..................................................................... 4 1.3. Sự phát triển của thuốc sulfonylurea trong điều trị đái tháo đường.......................... 6 1.3.1. Giới thiệu chung về sulfonylurea ........................................................................... 6 1.3.2 Cơ chế tác dụng của sulfonylurea trong điều trị đái tháo đường ............................ 7 1.3.3. Dược động học của Sulfonylurea ........................................................................... 8 1.3.4. Sự phân loại các nhóm thuốc Sulfonylurea.......................................................... 10 1.4. Một số nghiên cứu tổng hợp và đánh giá hoạt tính hạ đường huyết của các dẫn xuất Sulfonylurea ................................................................................................................... 16 1.5. Một số tác dụng điều trị khác của dẫn xuất Sulfonylurea ....................................... 23 1.5.1. Tác dụng chống ung thư của sulfonylurea ........................................................... 24 1.5.2. Tác dụng làm thuốc lợi tiểu của Sulfonylurea ..................................................... 25 1.5.3. Tác dụng chống viêm của sulfonylurea ............................................................... 26 1.5.4. Sulfonylurea có tác dụng làm thuốc chống co giật và thuốc chống thần kinh .... 26 1.5.5. Sulfonylurea có tác dụng làm chất kháng vi sinh vật, kháng khuẩn .................... 27 1.5.6. Hoạt chống sốt rét, ức chế 15-LOX và hoạt tính chống lao của Sulfonylurea .... 28 CHƯƠNG II. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM....................... 31 2.1 Các phương pháp nghiên cứu................................................................................... 31 2.1.1 Tổng hợp hóa học .................................................................................................. 31 i
2.1.2 Tách, tinh chế các hợp chất ................................................................................... 31 2.1.3 Phương pháp xác định tính chất vật lý, cấu trúc sản phẩm ................................... 32 2.1.4. Đánh giá hoạt tính sinh học .................................................................................. 32 2.1.5. Nghiên cứu độ ổn định của sản phẩm glipizide (Phụ lục 42) .............................. 35 2.1.6. Nghiên cứu độc tính cấp, độc tính bán trường diễn của glipizide (Phụ lục 43) .. 35 2.2. Thực nghiệm ........................................................................................................... 35 2.2.1. Hóa chất và dung môi, dụng cụ............................................................................ 35 2.2.2. Nghiên cứu tổng hợp glipizide ............................................................................. 36 2.2.3. Tổng hợp các dẫn xuất sulfonylurea 92(a-q) ....................................................... 38 2.2.4 Tổng hợp các dẫn xuất sulfonylurea 94(a-i) ......................................................... 54 2.2.5 Tổng hợp các dẫn xuất sulfonylurea 96(d, e, g) ................................................... 60 CHƯƠNG III. KẾT QUẢ- THẢO LUẬN .................................................................... 64 3.1 Định hướng nghiên cứu tổng hợp các dẫn xuất sulfonylurea .................................. 64 3.2. Tổng hợp Glipizide ................................................................................................. 65 3.2.1 Tổng hợp chất trung gian N-phenylpyrazyl-2-carboxylic (24) ............................. 66 3.2.2 Tổng hợp chất trung gian 5-methyl-N-(4-sulfamoylphenethyl) pyrazine-2- carboxamide (25) ........................................................................................................... 68 3.2.3 Tổng hợp chất N-(4-(N-(cyclohexylcarbamoyl)sulfamoyl)phenethyl)-5-me- thylpyrazine-2-carboxamide (glipizide (26)) ................................................................. 70 3.2.4 Đánh giá chất lượng, nghiên cứu độ ổn định, độc tính cấp, độc tính bán trường diễn của sản phẩm Glipizide .................................................................................................. 75 3.3 Tổng hợp các dẫn xuất sulfonylurea 92(a-q) ........................................................... 75 3.3.1. Phương pháp 1: Tổng hợp các dẫn xuất Sulfonylurea 92(a-e) ............................ 76 3.3.2. Phương pháp 2: Tổng hợp các dẫn xuất sulfonylurea 92(a-q) ............................ 92 3.4. Tổng hợp các dẫn xuất sulfonylurea 94(a-i) ......................................................... 114 3.4.1 Tổng hợp chất ethyl ((4-(2-(5-methylpyrazine-2-carboxamido)ethyl)phenyl)- sulfonyl)carbamate (93) ............................................................................................... 115 3.4.2 Tổng hợp các dẫn xuất sulfonylurea 94(a-i) ....................................................... 118 3.5 Tổng hợp các dẫn xuất sulfonylurea 96(d, e, g) .................................................... 126 ii
3.5.1 Tổng hợp chất ethyl ((4-(2-(6-chloronicotinamido)ethyl)phenyl)sulfonyl)car- bamate (95) ................................................................................................................... 126 3.5.2 Phản ứng tổng hợp các dẫn xuất sulfonylurea 96(d, e, g)................................... 127 3.6. Kết quả đánh giá hoạt tính sinh học và sự liên hệ cấu trúc- hoạt tính của dẫn xuất sulfonylurea tổng hợp................................................................................................... 131 3.6.1. Đánh giá hoạt tính ức chế enzyme α- glucosidase ............................................. 131 3.6.2. Kết quả đánh giá hoạt tính ức chế sản sinh NO ................................................. 137 CHƯƠNG IV. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................. 138 Kết luận ........................................................................................................................ 138 Kiến nghị ...................................................................................................................... 138 NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN ............................................................ 140 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ.................................................... 141 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................ 142 iii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Các phương pháp sắc ký HPLC High Performance Liquid Chromatography Sắc ký lỏng hiệu năng cao TLC Thin Layer Chromatography Sắc ký bản mỏng Các phương pháp phổ 1 H-NMR Proton Nuclear Magnetic Resonance Phổ cộng hưởng từ hạt nhân Spectroscopy proton 13 C-NMR Carbon-13 Nuclear Magnetic Resonance Phổ cộng hưởng từ hạt nhân Spectroscopy carbon 13 GC-MS Gas Chromatography-Mass Spectrometry Sắc ký khí ghép nối khối phổ ESI-MS Electron Spray Ionization Mass Spectrometry Phổ khối ion hóa phun mù điện tử HR-ESI- Hight Resolution Electro Spray Ionization Phổ khối phân giải cao ion hóa MS Mass Spectrometry phun mù điện tử LC/MS Liquid chromatography/Mass spectrometry Phương pháp sắc kí lỏng ghép đầu dò khối phổ IR Infrared Spectroscopy Phổ hồng ngoại J (Hz) Hằng số tương tác tính bằng Hz SPECE Solid Phase Extraction Capillary Phương pháp điện di mao quản electrophoresis chiết pha rắn UV Ultraviolet Spectroscopy Phổ tử ngoại δ (ppm) (ppm = part per million) Độ dịch chuyển hóa học tính bằng phần triệu OECD Organization for Economic Cooperation and Tổ chức Hợp tác và Phát triển Development Kinh tế. GHS Globally Harmonized System of Classification Hệ thống hài hòa toàn cầu về và Labelling of Chemical phân loại và ghi nhãn hóa chất. s singlet q quartet dt double triplet d doublet quint quintet br broad t triplet dd double doublet m multiplet Các ký hiệu viết tắt khác IC50 Inhibitory Concentration 50% Nồng độ ức chế 50% iv
NIDDM Non-insulin-dependent diabetes mellitus Bệnh nhân tiểu đường không phụ thuộc insulin FDA Food và Drug Administration Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ. WHO World Health Organization Tổ chức Y tế Thế giới. BOD Biochemical Oxygen Demand Nhu cầu oxi sinh hóa. COD Chemical Oxygen Demand Nhu cầu oxi hóa học. UGDP University Group Diabetes Program Chương trình đái tháo đường của nhóm các trường đại học SAH SpontaneousSubarachnoidHemorrhage Xuất huyết não dưới màng OGT Oral glucose tolerance Dung nạp Glucose đường uống TB Tuberculosis Bệnh lao ATP Adenosine triphosphate DMF Dimethylformamide HbA1C Hemoglobin glycosylate DPPH 1,1-diphenyl-2- picrylhydrazyl CTPT Công thức phân tử EtOAc Ethyl acetate VNĐ Việt Nam đồng MeOH Methanol KH&CN Khoa học và công nghệ TZD Nhóm thiazolidinedion NCS Nghiên cứu sinh LPS Lipopolysaccharides TEA Triethylamine IL-1β Interleukin-1β DCM Dichloromethane SAR Relationship between the structure and activity v
DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3. 1: Bảng số liệu phân tích phổ NMR của chất 92d. ........................................... 90 Bảng 3. 2: Kết quả phân tích phổ của chất 33.............................................................. 100 Bảng 3. 3: Kết quả tổng hợp các chất 92(a-c) theo hai phương pháp. ......................... 101 Bảng 3. 4: Kết quả phân tích phổ của chất 92n. .......................................................... 108 Bảng 3. 5: Kết quả tổng hợp các chất 92(d-e) theo hai phương pháp. ........................ 112 Bảng 3. 6: Kết quả phân tích phổ của chất 93.............................................................. 118 Bảng 3. 7: Công thức cấu tạo và hiệu suất chung tổng hợp của các hợp chất sulfonylurea ...................................................................................................................................... 130 Bảng 3. 8: Kết quả đánh giá hoạt tính ức chế enzyme α- glucosidase của các dẫn xuất sulfonylurea 92(a-q)..................................................................................................... 133 Bảng 3. 9: Kết quả đánh giá hoạt tính ức chế enzyme α- glucosidase của các dẫn xuất sulfonylurea 94(a-i) và 96(d, e, g). .............................................................................. 135 Bảng 3. 10: Bảng tên mẫu và chuyển đổi nồng độ các chất thử hoạt tính ức chế enzyme α-glucosidase ................................................................................................................ 136 Bảng 3. 11: Hoạt tính ức chế sản sinh NO của một số hợp chất sulfonylurea............. 137 vi
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1. 1: Một số nhóm thuốc điều trị đái tháo đường tuýp 2. ........................................ 5 Hình 1. 2: Công thức tổng quát của hợp chất Sulfonylurea. ............................................ 6 Hình 1. 3: Cơ chế hoạt động của Sulfonylurea trong giải phóng insulin ở tuyến tụy. .... 8 Hình 1. 4: Các thuốc Sulfonylurea thương mại thế hệ 1, 2, 3. ....................................... 11 Hình 1. 5: Sơ đồ các phản ứng tổng hợp các Sulfonylurea thế hệ 1. ............................. 12 Hình 1. 6: Sơ đồ các phản ứng tổng hợp Glibenclamide. .............................................. 13 Hình 1. 7: Sơ đồ phản ứng tổng hợp gliclazide. ............................................................ 14 Hình 1. 8: Sơ đồ phản ứng tổng hợp chất 24 theo phương pháp R. K. Sarma, (1996) [51]. ........................................................................................................................................ 15 Hình 1. 9: Sơ đồ phản ứng tổng hợp chất 24 theo phương pháp Jan Zitko, 2016, [52]. 15 Hình 1. 10: Sơ đồ phản ứng tổng hợp chất Glipizide theo phương pháp J.M.F.L.Ochoa, 2000 [53]. ....................................................................................................................... 15 Hình 1. 11: Sơ đồ phản ứng tổng hợp chất Glipizide theo phương pháp A. Vittorio (1972) [54], 12%. ....................................................................................................................... 15 Hình 1. 12: Sơ đồ phản ứng tổng hợp glipizide theo phương pháp Pi Jinhong Ding (2012) [55], 44,9 %. ................................................................................................................... 16 Hình 1. 13: Sơ đồ phản ứng tổng hợp các dẫn xuất sulfonylurea của H. B. Zhang....... 17 Hình 1. 14: Sơ đồ phản ứng tổng hợp các dẫn xuất sulfonylurea của D. V. Jawale. ..... 18 Hình 1. 15: Sơ đồ phản ứng tổng hợp các dẫn xuất sulfonylurea theo I. G. Rathish..... 19 Hình 1. 16: Sơ đồ phản ứng tổng hợp các dẫn xuất sulfonylurea theo Rafia Bashir. .... 20 Hình 1. 17: Sơ đồ phản ứng tổng hợp các dẫn xuất Sulfonylurea mới theo A. S. Thakur. ........................................................................................................................................ 21 Hình 1. 18: Sơ đồ phản ứng tổng hợp các dẫn xuất sulfonylurea mới theo H.M.Faidallah. ........................................................................................................................................ 22 Hình 1. 19: Sơ đồ phản ứng tổng hợp các dẫn xuất sulfonylurea mới theo VS Velingkar. ........................................................................................................................................ 23 Hình 1. 20: Sơ đồ phản ứng tổng hợp các dẫn xuất Sulfonylurea mới theo K. Szafrański. ........................................................................................................................................ 24 vii
Hình 1. 21: Một số hợp chất sinh học có hoạt tính chống ưng thư của A. F. Rostom Sherif. ............................................................................................................................. 25 Hình 1. 22: Một số hợp chất sinh học có hoạt tính chống ưng thư của Faidallah ......... 25 Hình 1. 23: Hợp chất Torsemide .................................................................................... 25 Hình 1. 24: Một số hợp chất sulfonylurea của B. Masereel........................................... 27 Hình 1. 25: Một số hợp chất Sulfonylurea của S. D. Deniz. .......................................... 27 Hình 1. 26: Một số hợp chất sulfonylurea của Chavan. ................................................. 28 Hình 1. 27: Các hợp chất sulfonylurea của C. Leon và B. K. Bugata. .......................... 28 Hình 1. 28: Một số hợp chất sulfonylurea của Yu Liu và Li Pana. ............................... 30 Hình 3. 1: Định hướng nghiên cứu tổng hợp các dẫn xuất sulfonylurea ....................... 65 Hình 3. 2: Sơ đồ phản ứng tổng hợp glipizide. .............................................................. 66 Hình 3. 3: Cơ chế tổng hợp chất 24. .............................................................................. 67 Hình 3. 4: Cơ chế phản ứng tổng hợp chất Glipizide (26) ............................................. 72 Hình 3. 5: Phổ 1H-NMR của Glipizide (26). ................................................................. 74 Hình 3. 6: Phổ 13C-NMR của Glipizide (26). ................................................................ 74 Hình 3. 7: Sơ đồ chung tổng hợp chất 92(a-e) theo phương pháp 1. ............................. 77 Hình 3. 8: Phổ HR-ESI-MS của chất 92c ...................................................................... 83 Hình 3. 9: Cơ chế phản ứng tổng hợp chất 91d. ............................................................ 85 Hình 3. 10: Cơ chế phản ứng tổng hợp chất 91e............................................................ 86 Hình 3. 11: Phổ 1H NMR của hợp chất 92d (500 MHz, DMSO). ................................. 89 Hình 3. 12: Phổ 13C NMR của hợp chất 92d (125 MHz, DMSO). ................................ 89 Hình 3. 13: Phổ HMBC giãn của hợp chất 92d (DMSO). ............................................. 90 Hình 3. 14: Sơ đồ chung tổng hợp chất 92(a-q) theo phương pháp 2. .......................... 92 Hình 3. 15: Cơ chế phản ứng tổng hợp chất 31. ............................................................ 94 Hình 3. 16: Cơ chế phản ứng thủy phân tạo thành chất 33 sử dụng TFA...................... 97 Hình 3. 17: Phổ 1H NMR của hợp chất 33 (500 MHz, DMSO). ................................... 99 Hình 3. 18: Phổ 13C NMR của hợp chất 33 (500 MHz, DMSO). .................................. 99 Hình 3. 19: Phổ HMBC giãn của hợp chất 33 (DMSO). ............................................. 100 Hình 3. 20: Sơ đồ phản ứng tổng hợp chất 92q. .......................................................... 111 Hình 3. 21: Cơ chế phản ứng tổng hợp chất 92f. ......................................................... 113 viii
Hình 3. 22: Sơ đồ tổng hợp chất 94(a-i) ...................................................................... 115 Hình 3. 23: Cơ chế phản ứng tổng hợp chất 93. .......................................................... 116 Hình 3. 24: Cơ chế phản ứng tổng hợp chất 94(a-i). ................................................... 119 Hình 3. 25: Sơ đồ phản ứng tổng hợp chất 96(d, e, g). ................................................ 126 Hình 3. 26: Biểu đồ hoạt tính ức chế enzyme α-glucosidase của các chất 92(a-q). .... 133 Hình 3. 27: Hoạt tính ức chế α-glucosidase của các chất sulfonylurea 94(a-i), 96(d, e, g) ...................................................................................................................................... 136 ix
MỞ ĐẦU Đái tháo đường là bệnh thường gặp nhất trong số các bệnh nội tiết và là một trong ba bệnh có tốc độ phát triển nhanh nhất trên thế giới (ung thư, tim mạch, đái tháo đường). Bệnh đái tháo đường nếu không được theo dõi và điều trị có thể gây rất nhiều biến chứng nguy hiểm: tổn hại đến các mạch máu nhỏ của tim, não, thận, mắt… biến chứng đột quỵ, suy thận, biến chứng bàn chân, nó ít nhất là làm tăng gấp đôi nguy cơ tử vong sớm của người bệnh. Số người bị bệnh đái tháo đường ngày càng tăng, số liệu năm 2019 cho biết ước tính 463 triệu người trên toàn thế giới mắc bệnh đái tháo đường, dự đoán sẽ tăng lên 700 triệu vào năm 2045. Việt Nam cũng năm trong bối cảnh chung của thế giới với hơn 5 triệu bệnh nhân đái tháo đường. Theo thống kê 2/3 bệnh nhân đái tháo đường hiện trong độ tuổi lao động và có xu hướng trẻ hóa rõ ràng trong những năm gần đây. Việc chẩn đoán sớm và điều trị sớm là chìa khóa cơ bản ngăn ngừa biến chứng của bệnh đái tháo đường. Mục đích cuối cùng của việc điều trị là ngăn chặn hoặc đẩy lùi các biến chứng liên quan đến bệnh đái tháo đường, giảm tỷ lệ tử vong và duy trì chất lượng cuộc sống tốt. Sulfonylurea là một lớp chất hữu cơ đã được nhà hóa học Marcel Janbon và đồng nghiệp phát hiện ra có tác dụng hạ đường huyết vào năm 1942 [1] [2]. Từ giữa những năm 1950 lớp chất sulfonylurea chủ yếu được sử dụng để điều trị bệnh đái tháo đường tuyp 2. Gần bẩy mươi năm sau khi có mặt trên thị trường, sulfonylurea vẫn được xem là thuốc trị liệu cốt lõi dành cho bệnh nhân đái tháo đường tuýp 2, bẩy mươi năm là khoảng thời gian đủ dài để đánh giá rõ ràng về hiệu quả cũng như tính an toàn của một nhóm thuốc trên mọi phương diện. Trong những năm gần đây, những nghiên cứu rộng rãi trên thế giới đã phát triển các hợp chất sulfonylurea từ thế hệ thứ nhất đến thế hệ thứ hai và thế hệ thứ ba, tạo ra các hợp chất mới có tác dụng sinh học mạnh hơn nhiều so với các hợp chất ban đầu. Sự ra đời của các thuốc sulfonylurea mới để thỏa mãn nhu cầu điều trị đa cơ chế của bệnh đái tháo đường tuýp 2 là cần thiết và là động lực để y học tiến bộ không ngừng. Ngoài ra, một số lượng lớn các hợp chất này cũng thể hiện một loạt các hoạt tính sinh học khác trong y học như: chống loạn nhịp, lợi tiểu [3], chất đối kháng thụ thể histamine H3 [4], chất đối kháng thụ thể thromboxan A2 [5], kháng khuẩn [6], chống 1
sốt rét [7], chống nghẹt (hen) [8], chống ung thư hay gây độc tế bào và hoạt tính chống viêm. Tại Việt Nam, cho đến nay chỉ thấy các công trình nghiên cứu về tính năng, tác dụng và phương pháp sử dụng thuốc sulfonylurea để điều trị bệnh đái tháo đường và một vài công trình nghiên cứu quy trình tổng hợp thuốc generic như: Glibenclamide, gliclazide mà chưa có công trình nào nghiên cứu, phát triển thuốc mới thuộc nhóm sulfonylurea. Các thuốc nhóm sulfonylurea được sử dụng để điều trị bệnh đái tháo đường trong nước hiện nay đều được nhập từ nước ngoài, có những loại thuốc còn đang trong giai đoạn bảo hộ sáng chế nên giá thành khá cao. Việc nghiên cứu tổng hợp các hợp chất mới dựa trên cấu trúc của lớp chất sulfonylurea, cùng với việc đưa các nhóm chức khác nhau vào lớp chất này nhằm mục đích tăng và đa dạng hóa hoạt tính sinh học, tạo ra nhiều hợp chất mới có nhiều hoạt tính ứng dụng trong y học là một hướng nghiên cứu rất có tính thời sự, cấp thiết, có giá trị khoa học và thực tiễn cao, thu hút nhiều sự quan tâm mạnh mẽ của các nhà khoa học trên thế giới [9]. Trên cơ sở khoa hoc, thực tiễn nêu trên, chúng tôi đã lựa chọn hướng nghiên cứu: “Tổng hợp và nghiên cứu hoạt tính sinh học của một số dẫn xuất sulfonylurea’’. Mục tiêu nghiên cứu của luận án: - Luận án tập trung tổng hợp và xác định cấu trúc của một số dẫn xuất sulfonylurea mới với sự thay đổi các nhóm thế vào hai đầu vị trí N của cấu trúc glipizide bằng các vòng phenyl và dị vòng chứa các nhóm chức khác nhau như: OH, NO2, Cl, F, I, OCH3 … trong khi nhóm N-phenyl-ethylsulfamoyl của cấu trúc glipizide được cố định, nhằm tạo ra nhiều hợp chất Sulfonylureas mới có nhiều hoạt tính ứng dụng trong y học, đặc biệt là hoạt tính trong điều trị bệnh đái tháo đường. - Đánh giá hoạt tính hạ đường huyết và một vài hoạt tính khác của các sản phẩm tổng hợp được, nhằm tìm kiếm các hợp chất có hoạt tính sinh học cao, làm cơ sở khoa học cho những nghiên cứu phát triển thuốc tiếp theo, góp phần chăm sóc sức khỏe cho cộng đồng. 2
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN 1.1. Sơ lược về bệnh đái tháo đường Bệnh đái tháo đường là một nhóm bệnh rối loạn chuyển hóa cacbohydrat khi hooc môn insulin của tụy bị thiếu hay giảm tác động trong cơ thể, biểu hiện là mức đường trong máu cao. Sự suy giảm chức năng tế bào Beta tuyến tụy đã được xem như là yếu tố chính liên quan đến tốc độ tăng đường huyết và sự tăng trưởng của bệnh. Kết quả nghiên cứu về bệnh đái tháo đường và nghiên cứu dự báo bệnh đái tháo đường tương lai tại Vương quốc Anh, đã chỉ ra rằng sự suy giảm ban đầu của chức năng có thể xảy ra lên đến 15 năm trước khi chuẩn đoán của bệnh. Đi tiểu thường xuyên, khát quá nhiều, giảm cân, tăng thèm ăn, và mờ mắt là những triệu chứng thông thường liên quan đến sự tăng đường huyết rõ rệt [2]. Sự tăng huyết áp và sự bất thường trong chuyển hóa mỡ thường được tìm thấy trong bệnh nhân đái tháo đường. Những người có nồng độ đường máu lúc đói ≥ 126 mg/dl (≥ 7 mmol/l) thử ít nhất 2 lần liên tiếp, hay nồng độ đường máu sau ăn hoặc bất kỳ thời điểm nào ≥ 200 mg/dl (≥ 11,1 mmol/l) thì được coi là mắc bệnh tiểu đường. Bệnh đái tháo đường được phân loại thành tuýp 1, tuýp 2 và đái tháo đường thai kỳ [2]. Đa số các trường hợp bệnh đái tháo đường rơi vào tuýp 2. - Đái tháo đường tuýp 1: được định nghĩa là sự thiếu hụt tuyệt đối trong bài tiết insulin, là một bệnh tự miễn trong đó hệ thống miễn dịch của cơ thể phản ứng lại và phá huỷ tế bào  sản xuất insulin của đảo tuỵ. Sự thiếu hụt insulin dẫn đến tăng glucose máu và thường dẫn đến các biến chứng mãn tính. Đái tháo đường tuýp 1 chỉ chiếm 5-10% trên tổng số người mắc bệnh đái tháo đường. - Bệnh đái tháo đường tuýp 2 (hay còn gọi là đái tháo đường không phụ thuộc insulin). Nguyên nhân là sự kết hợp của 3 biến cố bất thường: i) giảm hoạt tính của insulin (kháng insulin- do giảm tác dụng của insulin trên tế bào mô đích, đặc biệt là tế bào cơ). ii) giảm sự tiết insulin của tế bào beta tuyến tụy dẫn đến mất khả năng duy trì glucose máu mức bình thường; iii) tăng sản xuất glucose từ gan. Đái tháo đường tuýp 2, chiếm khoảng 90-95% trong tổng số bệnh nhân đái tháo đường và thường gặp ở người trên 40 tuổi, người đái tháo đường thường có tuổi thọ ngắn hơn những người khác. 3
Ngoài ra còn một số tuyp tăng đường huyết đặc hiệu khác như: Đái tháo đường thai kỳ (thường xảy ra trong nửa cuối thai kỳ, tỷ lệ bệnh mắc bệnh chiếm 3-5% số thai nghén), tiền đái tháo đường (đường huyết cao hơn mức bình thường nhưng không đủ cao để được chẩn đoán là đái tháo đường, bệnh có thể khỏi mà không cần sử dụng insulin hoặc thuốc bằng cách giảm cân vừa phải và gia tăng các hoạt động thể lực). 1.2. Các loại thuốc điều trị đái tháo đường 1.2.1. Thuốc điều trị đái tháo đường tuýp 1 Những bệnh nhân bị đái tháo đường tuýp 1 cần phải được điều trị bằng insulin mỗi ngày để duy trì cuộc sống. Insulin là hormon quan trọng của cơ thể do tế bào  của tuyến tuỵ tiết xuất, đóng vai trò chủ yếu trong cơ chế điều hoà đường huyết của cơ thể. Insulin không những chuyển hoá năng lượng (glucid, lipid và protid) và phát triển cơ thể, mà còn là chất cần thiết cho sự sống. 1.2.2. Thuốc điều trị đái tháo đường tuýp 2 Dùng thuốc hạ đường huyết loại uống tác động theo các cơ chế khác nhau, những bệnh nhân đái tháo đường tuýp 2 có thể không cần điều trị insulin mà vẫn sống khỏe mạnh trong suốt cuộc đời, nhóm thuốc này được phân thành 4 nhóm chính bao gồm: 1.2.2.1. Nhóm kích thích tăng tiết insulin - Nhóm sulfonylurea: Sulfonylurea là nhóm thuốc kinh tế, hiệu quả được sử dụng rộng rãi để điều trị bệnh đái tháo đường tuýp 2. - Nhóm metiglinid (hay glitinid): Kích thích tế bào beta tuyến tụy tiết ra insulin giống như nhóm sulfonylurea, tác dụng hạ đường huyết lệ thuộc lượng glucozơ hấp thu gây tăng cân và tụt đường huyết. Nhóm thuốc này hiện nay ít được sử dụng vì tác dụng phụ gây tăng cân và hạ đường huyết. 1.2.2.2. Các nhóm thuốc làm tăng nhạy cảm của insulin và giảm sản xuất Glucose ở gan: - Nhóm các biguanide (nhóm làm tăng nhạy cảm insulin): Các thuốc thuộc nhóm biguanide bao gồm: metformin, phenformin và buformin. Thuốc tác dụng chủ yếu ngoài tuỵ, không có tác dụng kích thích tế bào  tuyến tuỵ bài tiết insulin. Tác dụng của thuốc là làm giảm sản xuất glucozơ ở gan. 4
- Nhóm thiazolidinedion (TZD): Các thuốc nhóm TZD có tác dụng làm tăng tính nhạy cảm của insulin trong các tế bào mô của cơ thể và giảm rối loạn mỡ máu tương tự như nhóm Biaguanide. Nhóm metiglinid Nhóm các biguanide Nhóm thiazolidinedion Hình 1. 1: Một số nhóm thuốc điều trị đái tháo đường tuýp 2. 1.2.2.3. Nhóm thuốc ức chế enzyme -glucosidase (nhóm thuốc chống tăng đường huyết sau ăn) Có 3 loại thuốc thuộc nhóm này là acarbose, voglibose và miglitol. Tác dụng của thuốc là ức chế enzyme α-glucosidase, một enzyme nằm ở tế bào biểu mô niêm mạc ruột non đảm nhận việc phân giải các đường disacchariride và carbohydrate, vì vậy sẽ làm giảm sự hấp thu đường từ ruột vào máu. Do tác dụng ức chế enzyme này, thuốc làm giảm hoặc chậm quá trình hấp thụ tinh bột, dextran và các disaccharide ở ruột non, tránh được tình trạng tăng đường huyết sau ăn. Thuốc có tác dụng tốt cho cả 2 tuýp bệnh. Ưu điểm của thuốc nhóm này không làm tụt đường huyết, cải thiện đường huyết sau ăn nhưng: Phải dùng theo bữa ăn 3 lần/ngày, gây tác dụng phụ tiêu hóa (đầy bụng, tiêu chảy), thường phải phối hợp với thuốc khác. 1.2.2.4 Nhóm thuốc ức chế enzyme DPP-4 Nhóm gliptin (bao gồm gitagliptin, gildagliptin, gaxagliptin, ginagliptin): là nhóm thuốc có tác dụng ức chế DPP-4 dipeptidylpeptidase-4 (DPP-4). DPP-4 là enzyme làm bất hoạt hooc môn Incretin nội sinh: (bao gồm glucagon-like peptide-1(GLP1) và glucose-dependent insulinotropic polypeptide (GIP). DPP-4 này có ở khắp nơi kể cả tế bào niêm mạc, gliptin là nhóm thuốc ức chế enzyme DPP-4 để làm tăng nồng độ GLP1 vì GLP1 có tác dụng kích thích bài tiết insulin, làm tăng lượng insulin do tăng lượng glucose sau ăn. Nhóm thuốc gliptin này không có tác dụng hạ đường huyết, có thể kết hợp cùng metformin hoặc TZD để tăng hiệu quả điều trị. 5
1.2.2.5 Các thuốc điều trị đái tháo đường tuýp 2 khác Hiện nay có một số loại thuốc điều trị bệnh đái tháo đường khác như: -Thuốc tiêm exenatide là sản phẩm của thương hiệu Byetta hay Bydureon, thuốc có 3 tác dụng: Tăng sản xuất insulin của tuyến tụy, ức chế hooc môn Glucagon (ức chế sản xuất glucose ở gan, giảm hấp thụ đường ở ruột non. - Rybelsus là thuốc dạng uống chứa thành phần semaglutide, là chất chủ vận thụ thể GLP-1, do Novo Nordisk sản xuất. Rybelsus được chỉ định như liệu pháp bổ sung cho chế độ ăn uống kèm tập thể dục nhằm cải thiện đường huyết ở người bệnh tiểu đường tuyp 2. Semaglutide tương tác với thụ thể GLP-1 (glucagon-like peptide-1) kích thích bài tiết insulin và ức chế bài tiết glucagon dẫn đến làm giảm lượng đường trong máu. Semaglutide cũng có vai trò tăng cường sự phát triển các tế bào trong tuyến tụy, là nơi sản xuất insulin. Ngoài ra nó cũng làm giảm sự thèm ăn và làm chậm quá trình tiêu hóa trong dạ dày, giúp giảm cân, giảm lượng mỡ trong cơ thể. 1.3. Sự phát triển của thuốc sulfonylurea trong điều trị đái tháo đường 1.3.1. Giới thiệu chung về sulfonylurea Sulfonylurea là một nhóm thuốc hạ đường huyết kinh tế, hiệu quả được sử dụng và phát triển rộng rãi nhất hiện nay [9]. Về mặt cấu trúc, các hợp chất sulfonylurea chứa nhóm phenylsulfonylurea trung tâm với một nhóm thế tại vị trí para trên vòng phenyl (R1) và các nhóm khác nhau (R2) ở đầu N. Hình 1. 2: Công thức tổng quát của hợp chất Sulfonylurea. Tác dụng hạ đường huyết của sulfonylurea lần đầu tiên được phát hiện ở Pháp trong Đại chiến thế giới lần thứ II [10]. Năm 1942, Janbon đã tình cờ phát hiện tác dụng hạ đường huyết của dẫn suất sulfonamide ở những bệnh nhân điều trị sốt thương hàn [1]. Từ phát hiện này, nhiều nghiên cứu về tác dụng hạ đường huyết của các Sulfonylurea đã được tiến hành. Nhiều ứng dụng lâm sàng của những loại thuốc này được thực hiện cho tới khi tổng hợp được chất carbutamide, tiếp theo là sự phát triển của các chất được gọi 6
là tolbutamide và chlorpropamide được sử dụng thông thường ở Hoa Kỳ. Tuy nhiên, khi UGDP (University Group Diabetes Program- Chương trình đái tháo đường của nhóm các trường đại học) đã thực hiện 12 thử nghiệm định hướng trung tâm để so sánh hiệu quả của liệu pháp hạ đường huyết bằng đường uống dùng tolbutamide với insulin và chế độ ăn kiêng riêng rẽ [11]. UGDP công bố những bệnh nhân dùng Tolbutamide làm tăng nguy cơ tử vong do tim mạch. Sau đó, một số cuộc tranh luận đã được đưa ra chống lại việc sử dụng Sulfonylurea. Tuy nhiên vào cuối những năm 1970, việc sử dụng các loại thuốc này một lần nữa được tăng lên, có lẽ vì các kết quả UGDP đã không được công nhận [12]. 1.3.2 Cơ chế tác dụng của sulfonylurea trong điều trị đái tháo đường Sulfonylurea có tác dụng làm giảm lượng đường trong máu bằng cách kích thích giải phóng insulin từ tế bào beta của tuyến tụy [13]. Những nghiên cứu thực nghiệm trên tuyến tụy cô lập, đảo tụy cô lập và nuôi cấy tế bào beta đã chứng minh rằng, tác dụng hạ glucose máu của các nhóm thuốc thuộc dẫn xuất sulfonylurea là do tác dụng trên receptor bề mặt K+ATP của tế bào beta ở đảo tụy. Về mặt sinh lý tự nhiên cơ thể của người không mắc bệnh đái tháo đường: glucose đi vào trong của tế bào beta của tuyến tụy, làm giảm tổng hợp ATP (adenosine triphosphate) thông qua quá trình chuyển hóa glucose và sự hô hấp của ti thể bằng việc đóng kênh K+ nhạy cảm ATP. Trong bệnh nhân tiểu đường tuýp 2, sulfonylurea hoạt động thông qua tương tác với thụ thể sulfonylurea (sulfonylurea receptor (SURs) – là một tiểu đơn vị của kênh K+ nhạy cảm ATP trên tế bào beta tuyến tụy, làm ức chế dòng ion K+ đi ra khỏi tế bào, làm chặn kênh K+ nhạy cảm ATP, làm nồng độ ion K+ nội bào tăng dẫn tới khử cực màng tế bào và gây mở kênh ion Ca++ nhạy điện áp, làm xuất hiện một dòng lưu chuyển các ion Ca++ liên kết với các protein trong tế bào chất, khiến cho việc kích hoạt kinase và giải phóng insulin trữ trong các túi/nang chứa ở tế bào chất [14] [15]. 7