Báo cáo nghiên cứu về doxorubicin

báo cáo nói về các nghiên cứu trước đây về hợp chât tự nhiên, chứa rất nhiều thông tin cần thiết cho nghiên cứu về hợp chất kháng ung thư. Bao gồm có các dữ liệu về phổ 1H, IR,.. và các dữ liệu về hoạt tính sinh học nổi trội của hợp chất

PHỤ LỤC

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT II DANH MỤC HÌNH ẢNH III DANH MUC BẢNG BIỂU IV

1 HỢP CHẤT DOXORUBICIN TRONG VIỆC ĐIỀU TRỊ NHIỀU LOẠI UNG

THƯ 5

1.1 TỔNG QUAN VỀ DOXORUBICIN [1] 5

1.2 CẤU TRÚC HÓA HỌC [2] 5

1.3 CÁC DẠNG PHỔ UV-VIS, IR, MS, NMR [3] 7

1.3.1 Phổ hồng ngoại IR 7

1.3.2 Phổ tử ngoại UV-Vis 8

1.3.3 Phổ NMR 1 H 9

1.3.4 Phổ 13 C NMR 10

1.4 QUÁ TRÌNH CHUYỂN HÓA CỦA DOXORUBICIN 12

1.5 QUÁ TRÌNH SINH TỔNG HỢP DOXORUBICIN [4] 14

1.5.1 Giai đoạn 1:Sự hình thành ε-rhodomycinone (phần aglycone) từ các tiểu phân 1 tiểu phân propionyl-coenzyme A và 9 tiểu phân malonyl coenzym A 14

1.5.2 Giai đoạn 2: Sự hình thành thymidine diphosphat (TDP) – L – daunosamine (gốc đường) từ tiểu phân glucose – 1 – phosphate 14

1.5.3 Giai đoạn 3: Quá trình glycosyl hóa bằng các phản ứng methyl hóa, khử carbon và hydroxyl hóa của phần aglycone 14

2 GIỚI THIỆU MỘT HỢP CHẤT XANTHONE 16

2.1 COWANIN (4) 16

2.1.1 Phổ 1 H NMR 16

2.1.2 Phổ 13 C NMR 17

TÀI LIỆU THAM KHẢO 19

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

DNA Deoxyribonucleic acid

UV-Vis Ultra Violet - Visible

NMR Nuclear Magnetic Resonance

IR Infrared Spectroscopy

TDP Thymidine diphosphat

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Cấu trúc hóa học của Doxorubicin 6

Hình 1.2: Phổ IR của Doxorubicin 7

Hình 1.3: Dải bước sóng hấp thu tử ngoại UV-Vis của Doxorubicin 8

Hình 1.4:Phổ NMR 1H của Doxorubicin 9

Hình 1.5:Phổ 13C NMR của Doxorubicin 10

Hình 1.6: Quá trình chuyển hóa tại thận của Doxorubicin 12

Hình 1.7: A là con đường sinh tổng hợp của TDP – L – Daunosamine và TDP - L – rhamnose từ D-glucose-1-phosphat 15

Hình 1.8: B là con đường sinh tổng hợp Doxorubicin, Daunorubicin, ε-rhodomycinone từ propionyl – CoA, malonyl – CoA và glucose-1-phosphate 15

Hình 2.1: Cấu trúc hóa học của cowanin 16

DANH MUC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1: Tín hiệu các mũi trong phổ hồng ngoại IR Doxorubicin 7

Bảng 1.2: Độ hấp thu của Doxorubicin trong methanol ở 56OC nồng độ 5mg/ml 8

Bảng 1.3: Dữ liệu về phổ 1H-NMR của Doxorubicin trong DMSO-D6 ở 80OC 9

Bảng 1.4: Dữ liệu về phổ 13C NMR của Doxorubicin với trong D2O 11

Bảng 2.1: Số liệu phổ 1H (400 MHz) và 13C (100 MHz) NMR của cowanin (3) trong CDCl3 (J tính bằng Hz) 17

1 HỢP CHẤT DOXORUBICIN TRONG VIỆC ĐIỀU TRỊ NHIỀU LOẠI UNG THƯ

1.1 TỔNG QUAN VỀ DOXORUBICIN [1]

Doxorubicin được phát hiện từ sản phẩm phân lập chủng vi khuẩn Streptomyces peucetius

var caesius hoặc được tổng hợp từ hợp chất daunorubicin

Cơ chế của Doxorubicin: Doxorubicin gắn vào DNA làm ức chế các enzym cần thiết để sao chép và phiên mã DNA gây gián đoạn mạnh chu kỳ phát triển tế bào ở giai đoạn phân bào S và giai đoạn gián phân

Chỉ định của Doxorubicin: Các dạng ung thư như ung thư vú, u xương ác tính, ung thư khí phế quản, ung thư biểu mô tuyến giáp,…

1.2 CẤU TRÚC HÓA HỌC [2]

Công thức phân tử: C27H29NO11 Phân tử khối: 543.5

Tên IUPAC: (7S,9S)-7-[(2R,4S,5S,6S)-4-amino-5-hydroxy-6-methyloxan-2-yl]oxy-6,9,11-trihydroxy-9-(2-hydroxyacetyl)-4-methoxy-8,10-dihydro-7H-tetracene-5,12-dione Tính chất vật lý: Khi ở dạng tinh thể thì Doxorubicin có dạng hình kim màu đỏ cam Khi

ở dạng dung dịch thì có màu vàng cam khi ở pH trung tính và có màu xanh tím khi ở pH kiềm

Nhiệt độ nóng chảy: 399-401OF (229 – 231OC)

Tính tan: Tan trong nước, cồn và methanol khan Không tan trong dung môi hữu cơ kém phân cực

LogP: 1.27

Hình 1.1: Cấu trúc hóa học của Doxorubicin

Nguyễn Thành Nhân 02/12/2021 Các dạng phổ Doxorubicin

1.3 CÁC DẠNG PHỔ UV-VIS, IR, MS, NMR [3]

1.3.1 Phổ hồng ngoại IR

Bảng 1.1: Tín hiệu các mũi trong phổ hồng ngoại IR Doxorubicin

Dải hấp thụ hồng ngoại, cm-1 Tìn hiệu

Hình 1.2: Phổ IR của Doxorubicin

Nguyễn Thành Nhân 02/12/2021 Các dạng phổ Doxorubicin

1.3.2 Phổ tử ngoại UV-Vis

Bảng 1.2: Độ hấp thu của Doxorubicin trong methanol ở 56 O C nồng độ 5mg/ml

Hình 1.3: Dải bước sóng hấp thu tử ngoại UV-Vis của Doxorubicin

Nguyễn Thành Nhân 02/12/2021 Các dạng phổ Doxorubicin

Hình 1.4:Phổ NMR 1 H của Doxorubicin Bảng 1.3: Dữ liệu về phổ 1H-NMR của Doxorubicin trong DMSO-D 6 ở 80 O C

OH-8

OH-4’

Nguyễn Thành Nhân 02/12/2021 Các dạng phổ Doxorubicin

H-4

H-2

OH-6

OH-11

13.851

-

1.3.4 Phổ 13C NMR

Hình 1.5:Phổ 13 C NMR của Doxorubicin

1 Nhiệt độ phòng

Nguyễn Thành Nhân 02/12/2021 Các dạng phổ Doxorubicin

Bảng 1.4: Dữ liệu về phổ 13 C NMR của Doxorubicin với trong D 2 O

Nguyễn Thành Nhân 02/12/2021 Chuyển hóa Doxorubicin

1.4 QUÁ TRÌNH CHUYỂN HÓA CỦA DOXORUBICIN

Hai quá trình chuyển hóa chính của Doxorubicin được nghiên cứu trong phòng thí nghiệm

và cũng như ở trong con người là:

- Sự khử nhóm carbonyl của alcol bậc 2 tạo ra 13-dihydrodoxorubicin (adriamycinol)

- Cắt gốc daunosamine tạo ra hợp chất 10-deoxyadriamycinone

Phản ứng đầu tiên được xúc tác bởi một loại enzym có tên là "daunorubicin reductase", một aldo-keto reductase của rất phổ biến Ngược lại, sự khử của liên kết benzylic glycosidic

là khá đặc biệt vì không có trường hợp nào khác về xúc tác enzym trong phản ứng hóa học

đã được mô tả Các hợp chất giống aglycone do đó được hình thành sau đó tiếp tục được chuyển hóa bằng các phản ứng điển hình khác như phản ứng 2-metyl hóa và ion liên hợp

Hình 1.6: Quá trình chuyển hóa tại thận của Doxorubicin

Nguyễn Thành Nhân 02/12/2021 Chuyển hóa Doxorubicin

Ở trong cơ thể người, Doxorubicin và các hợp chất chuyển hóa của nó được chiết xuất từ nước tiểu của bệnh nhân sử dụng Doxorubicin để điều trị và được phân lập bằng sắc ký cột Những hợp chất phân lập được liệt kê theo thứ tự tăng dần độ phân cực như sau: 13

-dihydroadriamycinone (3) , lO-deoxy-13- -dihydroadriamycinone(4),

demethylO-deoxy-13- dihydroadriamycinone (5) , doxorubicin(1) , 13-dihydrodoxorubicin(2), l-demethyl-lO-deoxy-13- dihydroadriamycinone-1 -2- su1fate ( 6 ) ,

1-demethy1-10-deoxy-13 - dihydroadriamycinone-l-~-R-D-glucuronide(7)

Tổng cộng có 60% các thành phần được đánh dấu là do các chất chuyển hóa và phần còn lại của thuốc còn nguyên vẹn không bị chuyển hóa Cũng như đó có 60% hoạt chất đánh dấu được phát hiện có trong mật và nước tiểu với liều sử dụng

Nguyễn Thành Nhân 02/12/2021 Sinh tổng hợp Doxorubicin

1.5 QUÁ TRÌNH SINH TỔNG HỢP DOXORUBICIN [4]

Quá trình sinh tổng hợp Doxorubicin có 3 giai đoạn:

1.5.1 Giai đoạn 1:Sự hình thành ε-rhodomycinone (phần aglycone) từ các tiểu

phân 1 tiểu phân propionyl-coenzyme A và 9 tiểu phân malonyl coenzym

A

Quá trình này được thực hiện bởi một loại enzym bên trong loài Streptomyces peucetius là

polyketide synthase type 2 Khởi đầu quá trình hình thành khung xương 21 carbon từ một phân tử propionyl CoA và 9 tiểu phân malonyl CoA cộng với sự xúc tác từ các loại enzym 3-oxoacyl ACP synthase (dpsA), ketosynthases (dpsB and dpsC), acyltransferase (dpsD) and acyl carrier protein (dpsG)

1.5.2 Giai đoạn 2: Sự hình thành thymidine diphosphat (TDP) – L –

daunosamine (gốc đường) từ tiểu phân glucose – 1 – phosphate

Ở quá trình này phụ thuộc rất nhiều vào hệ thống gen bên trong loài Streptomyces peucetius

vì chính những mã gen này sẽ tổng hợp ra hai loại khung đường quan trọng cho quá trình tạo gốc đường là TDP-Dglucose and TDP-4-keto-6-deoxy-D-glucose Ngoài ra việc tạo ra TDP-4-keto-6-deoxy-D-glucose cũng có sự có mặt của một loại enzym là 3(5)-epimerase

và 1 loại gen DnmU giúp cho quá trình đồng phân hóa giúp chuyển cấu trạng đồng phân hình học từ TDP-4-keto-6-deoxy-L-glucose sang TDP-4-keto-6-deoxy-D-glucose

1.5.3 Giai đoạn 3: Quá trình glycosyl hóa bằng các phản ứng methyl hóa, khử

carbon và hydroxyl hóa của phần aglycone

Khung Aglycone được glycosyl hóa với TDP-Ldaunosamine tại vị trí C7 với sự xúc tác của enzym glycosyltransferase (tạo ra từ hai mã gen dnrS và dnrQ Sau đó các quá trình methyl hóa, khử carbon và hydroxyl hóa đều được xúc tác bởi các enzym lần lượt là: DnrP esterase, 4-O-methyltransferase và protein được tạo ra từ gen doxA là P450 monooxygenase

Quá trình sinh tổng hợp được mô tả theo hình 1.7 và 1.8

Nguyễn Thành Nhân 02/12/2021 Sinh tổng hợp Doxorubicin

Hình 1.7: A là con đường sinh tổng hợp của TDP – L – Daunosamine và TDP - L – rhamnose từ D-glucose-1-phosphat

Hình 1.8:B là con đường sinh tổng hợp Doxorubicin, Daunorubicin, ε-rhodomycinone từ propionyl – CoA, malonyl – CoA và glucose-1-phosphate

Nguyễn Thành Nhân 02/12/2021 Cowanin

2 GIỚI THIỆU MỘT HỢP CHẤT XANTHONE

2.1 COWANIN (4)

Hình 2.1: Cấu trúc hóa học của cowanin

Cowanin (4) thu được dạng chất dẻo màu vàng, có hấp thu UV

2.1.1 Phổ 1H NMR

Phổ 1H NMR cho các tín hiệu của một nhóm OH kiếm nối [δH 13.79 (1H, s, 1-OH)], hai nhóm OH [δH 6.13 (1H, s, 3-OH) và 6.13(1H, s, 6-OH)][2], hai proton cô lập của vòng thơm [δH 6.28 (1H, s, H-4) và 6.81 (1H, s, H-5)], một nhóm methoxy [δH 3.80 (3H, s, 7-OCH3)], một nhóm geranyl [δH 4.09 (2H, d, J = 6.2 Hz, 16), 5.26 (1H, brt, J = 6.2Hz, H-17), 2.03 (4H, m, H-19 và H-20), 5.02 (1H, brt, J = 7.1 Hz, H-21), 1.60 (3H, s, H-23), 1.84 (3H, s, 25) và 1.54 (3H, s, 24)], một nhóm isoprenyl [δH 3.44 (2H, d, J = 7.1 Hz, H-11), 5.29 (1H, brt, J = 7.1 Hz, H-12), 1.82 (3H, s, H-14) và 1.77 (3H, s, H-15)]

1H-NMR (400MHz, CDCl3) δH = 2.03 (4H, m, C19), δH = 2.02 (4H, m, C20), δH = 6.28 (1H,

s, C4), δH = 6.81 (1H, s, C5), δH = 3.44 (2H, br d, J = 7.1 Hz, C11), δH = 5.28(1H, br t, J = 7.1

Hz, C12), δH = 1.82 (3H, s, C14), δH = 1.77 (3H,s, C15), δH = 4.09 (1H, br d, J = 6.2 Hz, C16),

δH = 5.26 (3H, br t, J = 6.2 Hz, C17), δH = 5.02 (1H, br t, J = 7.1 Hz, C21), δH = 1.60 (3H, s,

Nguyễn Thành Nhân 02/12/2021 Cowanin

C23), δH = 1.54 (3H, s, C24), δH = 1.84 (3H, s, C25), δH = 3.80 (3H, s, C7-OCH3), δH = 13.79 (1H, s, C1-OH), δH = 6.13 (1H, s, C6-OH), δH = 6.13 (1H, s, C3–OH)

2.1.2 Phổ 13C NMR

Phổ 13C NMR cho các tín hiệu tương ứng sự hiện diện của 26 carbon gồm một carbonyl chelat (δC 182.0, s, C-9), hai vòng thơm trong đó có 6 carbon mang oxygen [δC 160.6, s (C-1); 161.6, s (C-3); 156.8, s (C-6); 154.5, s (C-4a); 155.0 s (C-5a); 142.6, s (C-7); 137.1,

s (C-8); 112.2, s (C-8a); 103.6, s (C-9a); 108.5, s (C-2); 101.5, d (C-5) và 93.2, d (C-4)], một nhóm methoxy [δC 62.0, q (7-OCH3)], một nhóm geranyl [δC 26.5, t (C-16); 123.2, d (C-17); 131.1, s (C-18); 26.6, t (C-20); 39.7,t (C-19); 124.3, d (C-21); 135.5, s (C-22); 17.6,

q (C-23); 16.5, q (C-25) và 25.6, q (C-24)], một nhóm isoprenyl [δC 21.4, t (C-11); 121.5,

d (C-12); 135.6, s (C-13); 17.9, q (C-14) và 25.8, q (C-15)]

13C – NMR (100MHz, CDCl3 ) δC= 160.6 (s, C1), δC = 108.5 (s, C2), δC =161.6 (s, C3), δC

= 93.2 (d, C4), δC = 154.5 (s, C4a), δC = 101.5 (d, C5), δC = 155.0 (s, C5a), δC = 156.8 (s, C6),

δC = 142.6 (s, C7), δC = 137.1 (s, C8), δC = 112.2 (s, C8a), δC = 182.0 (s, C9), δC = 103.6 (s, C9a), δC = 21.4 (t, C11), δC = 121.5 (d, C12), δC = 135.6 (s, C13), δC = 17.9 (q, C14), δC = 25.8 (q, C15), δC = 26.5 (t, C16), δC = 123.2 (d, C17), δC = 131.1 (s, C18), δC = 39.7 (t, C19), δC = 26.6 (t, C20), δC = 124.3 (d, C21), δC = 135.5 (s, C22), δC = 17.6 (q, C23), δC = 16.5 (q, C25),

δC = 25.6 (q, C24), δC = 62.0 (q, C7-OCH3)

Từ tài liệu tham khảo [5] [6] ta có tên hợp chất là cowanin

Bảng 2.1: Số liệu phổ 1 H (400 MHz) và 13 C (100 MHz) NMR của cowanin (3) trong CDCl 3 (J tính bằng Hz)

Vị trí δH (4) [5] δC (4) [5]

Nguyễn Thành Nhân 02/12/2021 Cowanin

11 3.44, br d, J=7.1 Hz 21.4

12 5.29, br t, J=7.1 Hz 121.5

16 4.09, br d, J=6.2 Hz 26.5

17 5.26,br r, J=6.2 Hz 123.2

21 5.02,br t, J=7.1 Hz 124.3

6-OH 6,13,s [6]

3-OH 6.13,s [6]

1-OH 13.79,s [6]

Nguyễn Thành Nhân 02/12/2021 Tài liệu tham khảo

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 “Dược thư.” <https://ykhoaphuocan.vn/thuvien/duoc-thu/Doxorubicin>, accessed:

12/02/2021

<https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Doxorubicin>, accessed: 12/02/2021

3 Aristide Vigevani and Martin J Williamson (1980) “Aristide Vigevani and Martin

J Williamson.”

4 Sailesh Malla, Narayan Prasad Niraula, Bijay Singh, Kwangkyoung Liou and Jae

Kyung Sohng (2010) “Limitations in doxorubicin production from Streptomyces

peucetius.” Microbiol Res, 165(5), 427–435

5 Kongkiat Trisuwan and Thunwadee Ritthiwigrom (2012) “Benzophenone and

xanthone derivatives from the inflorescences of Garcinia cowa.” Arch Pharm Res,

35(10), 1733–1738

6 P Na Pattalung, W Thongtheeraparp, P Wiriyachitra and W.C Taylor (1994)

“Xanthones of Garcinia cowa.” Planta Med, 60(4), 365–3698

Nguyễn Thành Nhân 02/12/2021 Tài liệu tham khảo