Nghiên cứu tổng hợp, đánh giá hoạt tính sinh học các dẫn xuất hydrazone mới của ()gossypol và zerumbone.

Nghiên cứu tổng hợp, đánh giá hoạt tính sinh học các dẫn xuất hydrazone mới của ()gossypol và zerumbone.Nghiên cứu tổng hợp, đánh giá hoạt tính sinh học các dẫn xuất hydrazone mới của ()gossypol và zerumbone.Nghiên cứu tổng hợp, đánh giá hoạt tính sinh học các dẫn xuất hydrazone mới của ()gossypol và zerumbone.Nghiên cứu tổng hợp, đánh giá hoạt tính sinh học các dẫn xuất hydrazone mới của ()gossypol và zerumbone.Nghiên cứu tổng hợp, đánh giá hoạt tính sinh học các dẫn xuất hydrazone mới của ()gossypol và zerumbone.Nghiên cứu tổng hợp, đánh giá hoạt tính sinh học các dẫn xuất hydrazone mới của ()gossypol và zerumbone.Nghiên cứu tổng hợp, đánh giá hoạt tính sinh học các dẫn xuất hydrazone mới của ()gossypol và zerumbone.Nghiên cứu tổng hợp, đánh giá hoạt tính sinh học các dẫn xuất hydrazone mới của ()gossypol và zerumbone.Nghiên cứu tổng hợp, đánh giá hoạt tính sinh học các dẫn xuất hydrazone mới của ()gossypol và zerumbone.Nghiên cứu tổng hợp, đánh giá hoạt tính sinh học các dẫn xuất hydrazone mới của ()gossypol và zerumbone.Nghiên cứu tổng hợp, đánh giá hoạt tính sinh học các dẫn xuất hydrazone mới của ()gossypol và zerumbone.Nghiên cứu tổng hợp, đánh giá hoạt tính sinh học các dẫn xuất hydrazone mới của ()gossypol và zerumbone.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS.TS TRẦN KHẮC VŨ

Hà Nội - 2022

LỜI CAM ĐOAN

T ứ ủ ƣớ ự

ƣớ ọ ủ PGS TS T ầ K ắ V C ố ệ ế ả

ự ƣ ƣợc ai công bố ƣới bất kỳ hình thức nào ngoài tôi và t p thể ƣớng d n

H Nộ 28 10 ă 2022

Người hướng dẫn Nghiên cứu sinh

PGS TS Trần Khắc Vũ Vũ Văn Vụ

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc tới PGS.TS Trần Khắc Vũ– là người Thầy đã tận tâm hướng dẫn, động viên và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thiện luận án

Tôi xin g i lời cảm ơn đ n các thầy cô ộ môn H dư c và ảo vệ thực vật,

ộ môn H h u cơ, các thầy cô n lãnh đ o Viện K Thuật H h c đã luôn ng

hộ, t o m i điều kiện thuận l i cho tôi trong suốt quá trình h c tập và nghiên cứu Tôi xin chân thành cảm ơn ục ảo vệ thực vật, Trung tâm Kiểm định và khảo nghiệm thuốc bảo vệ thực vật phí ắc, nơi tôi đ ng công tác đã t o điều kiện cho tôi đi h c và nghiên cứu

Tôi xin bày tỏ lòng bi t ơn chân thành và sâu sắc nhất tới gi đình, b n bè và

nh ng người thân đã luôn luôn qu n tâm, khích lệ, động viên tôi trong suốt quá trình h c tập và nghiên cứu

Xin trân tr ng cảm ơn!

ghiên cứu sinh

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

HR-ESI-MS High resolution electrospray

ionization - mass spectroscopy

Phổ khố ƣợng phân giải cao phun

ù ện tử

IR Infrared spectroscopy Phổ hồng ngoại

1H-NMR Proton nuclear magnetic

resonance spectroscopy

P ổ ộ ƣở ừ ạ p 13

C-NMR Carbon-13 nuclear magnetic

resonance spectroscopy

P ổ ộ ƣở ừ ạ carbon-13

COSY Correlation spectroscopy Phổ ƣơ 2 ề ồng hạt

nhân 1H-1H HSQC Heteronuclear single quantum

correlation

Phổ ƣơ ề ết

dị hạt nhân 1H-13C NOESY Nuclear overhauser effect

spectroscopy

Phổ NOESY

CD Circular dichroism Phổ ƣỡng sắc tròn

δH Proton chemical shift Độ chuyển dịch hóa học của proton

δC Carbon chemical shift Độ chuyển dịch hóa học của carbon

δ (ppm) Chemical shift (parts per

million)

Độ chuyển dịch hóa học (phần triệu)

J (Hz) Coupling constant (Hertz) Hằ ố ƣơ H

concentration

Nồ ộ ứ ế ố ểu

OD Optical density M ộ ọ

IC50 Inhibitory concentration 50 Nồ ộ ứ ế 50 ố ƣợ ử

LD50 Lethal dose 50 Liề ế 50 ộ ử

ệ Hep-G2 Human hepatocellular

carcinoma cell line

Dòng tế b ƣ ƣời

HCT-15 Human colon cancer cell line Dòng tế bào ung ƣ ại trực tràng

ở ƣời MCF-7 Human breast adenocarcinoma

cell line

D ế b ƣ ƣời

NUGC-3 Nagoya University Gastric

cancer cell line

Dòng tế b ƣ ạ dày

NCI-H23 Human non-small cell lung

carcinoma

Dòng tế b ƣ p ổi

ACHN Renal cancer cell line Dòng tế b ƣ n

PC-3 Prostate cancer cell line Dòng tế b ƣ ến tiền liệt

MDA-MB-231 Breast cancer cell line Dòng tế b ƣ

HCT116 Human colon cancer cell line Dòng tế b ƣ ại trực tràng A549 Adenocarcinomic human

alveolar basal epithelial cell

Dòng tế b ƣ p ổi

HeLa Human Cervical cancer cell line Dòng tế b ƣ ổ tử cung

ƣời DMEM Dulbecco's Modified Eagle

Medium

M ƣờ ấ ế b DMEM

MTT

3-[4,5-dimethylthiazol-2-yl]-2,5-Diphenyltetrazolium bromide

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT iii

MỤC LỤC v

DANH MỤC BẢNG viii

DANH MỤC HÌNH VẼ ix

DANH MỤC SƠ ĐỒ xi

ĐẶT VẤN ĐỀ 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 4

1.1 GIỚI THIỆU VỀ HYDRAZONE 4

1.1.1 Cấu trúc và tính chất v t lý của hydrazone 4

1 1 2 C ồng phân của hydrazone 6

1.1.3 Các hydrazone trong tự nhiên 7

1.1.4 C p ươ p p ổng hợp hydrazone 8

1.1.5 Hoạt tính sinh học của các hydrazone 12

1.1.5.1 Hoạt tính kháng nấm, kháng khuẩn và kháng virus 12

1.1.5.2 Hoạt tính giả 15

1.1.5.3 Hoạt tính chố ư 15

1.1.5.4 Các hoạt tính tác dụng lên hệ thầ ươ 16

1.1.5.5 Hoạt tính bảo vệ hệ tim mạch 16

1.2 TỔNG QUAN VỀ GOSSYPOL 17

1.2.1 Giới thiệu gossypol 17

1.2.2 Hoạt tính sinh học của gossypol và d n xuất của gossypol 20

1.2.2.1 Hoạt tính tránh thai cho nam 20

1.2.2.2 Hoạt tính kháng nấm 21

1.2.2.3 Hoạt tính kháng virus 21

1.2.2.4 Hoạ í ư 21

1.2.2.5 D n xuất methyl gossypol 22

1.2.2.6 D n xuất O-glycoside của gossypol 23

1.2.2.7 D n xuất Schiff base 24

1.3 TỔNG QUAN VỀ ZERUMBONE 27

1.3.1 Giới thiệu về cây gừng gió 27

1.3.2 Các nghiên cứu về zerumbone từ Gừng gió (Zingiber zerumbet Smith) 27

1.3.3 Các chuyển hóa chính của zerumbone 28

1.3.4 Hoạt tính sinh học của zerumbone và các d n xuất của zerumbone 31

1.3.4.1 Hoạt tính kháng viêm, giả 31

1.3.4.2 Hoạt tính kháng khuẩn 31

1.3.4.3 Hoạt tính chố ư 32

1.3.4.5 Hoạt tính ức chế yếu tố NF-кB 33

1.3.4.6 Cơ ế ẩy các tế b ư ế ươ 33

CHƯƠNG 2: THIẾT BỊ, DỤNG CỤ VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 35

2.1 THIẾT BỊ, DỤNG CỤ NGHIÊN CỨU 35

2.2 HÓA CHẤT DÙNG TRONG NGHIÊN CỨU 35

2 3 CÁC PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG TRONG TỔNG HỢP VÀ TINH CHẾ 36 2 4 CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC 37

2.4.1 Phổ cộ ưởng từ hạt nhân 37

2.4.2 Góc quay cực riêng 37

2.4.3 Sắc ký lỏng hiệ ă HPLC 37

2.4.4 Phổ khố ượng (MS) 37

2 5 CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP 37

2 6 PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH SINH HỌC 37

2 6 1 P ươ p p ạ í ộc tế bào 37

2.6.2 P ươ p p ạt tính kháng vi sinh v t kiể ịnh 39

CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM 41

3 1 TÁCH ĐỒNG PHẦN (-) GOSSYPOL TỪ GOSSYPOL RACEMIC 41

3 1 1 Đ ều chế (-)-gossypol và (+)-gossypol diasteriomer của D-triptophan methyl ester 41

3 1 2 Đ ều chế S-(+)-gossypol 43

3 1 3 Đ ều chế R-(-)-gossypol 44

3.2 TỔNG HỢP CÁC HYDRAZONE CỦA (-) GOSSYPOL 44

3.2.1 Quy trình chung tổng hợp các Schiff bases 138a-d 44

3.2.2 Quy trình chung tổng hợp các hydrazone (142a-e) 47

3.2.3 Quy trình chung tổng hợp các hydrazone (146a-e) 52

3.3 TỔNG HỢP CÁC ZERUMBONE HYDRAZONE 55

3.3.1 Quy trình chung tổng hợp các hydrazone (150a-f, 154a-f) 55

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 65

4 1 TÁCH ĐỒNG PHÂN (-) GOSSYPOL VÀ (+) GOSSYPOL TỪ GOSSYPOL RACEMIC 65

4.2 TỔNG HỢP CÁC HYDRAZONE CỦA GOSSYPOL 74

4.2.1 Tổng hợp các base Schiff của (-)-gossypol 74

4 3 ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA CÁC HYDRAZONE CỦA GOSPYPOL 89

4.4 TỔNG HỢP CÁC HYDRAZONE CỦA ZERUMBONE 150a-f 94

4.5 HOẠT TÍNH GÂY ĐỘC TẾ BÀO CỦA CÁC HYDRAZONE ZERUMBONE 100

4.6 LIÊN QUAN CẤU TRÚC - TÁC DỤNG VỀ HOẠT TÍNH GÂY ĐỘC TẾ BÀO CỦA CÁC HYDRAZONE 102

KẾT LUẬN 106

NHỮNG CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ 108

TÀI LIỆU THAM KHẢO 109

PHỤ LỤC 1

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Cấu trúc của các hydrazone trong nấm Gyromitra esculenta 8

Bảng 1.2 Hoạt tính in vitro của các Schiff base 25

Bảng 1.3 Nồ ộ kháng sinh tối thiểu ức chế vi khuẩn (MIC) 31

Bảng 4.1 Hoạ í ộc tế bào của các hợp chất 90

Bảng 4.2 Hoạt tính kháng một số chủng vi khuẩn của các hydrazone 92

Bảng 4.3 Hoạ í ộc tế bào của các hydrazones 150a-f và 154a-f 101

Bảng 4.4 Kết quả ộc tế b ối với nhóm thế clo (-Cl) 102

Bảng 4.5 Kết quả ộc tế b ối với nhóm thế fluoro (-F) 103

Bảng 4.6 Kết quả ộc tế b ối với nhóm thế ẩ ện tử (-CH3 ; -OCH3) 104

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Cấu trúc hydrazone 4

Hình 1.2 Cấu trúc hydrazone, imine và oxime 4

Hình 1.3 Cấu trúc phẳng hydrazone 5

H 1 4 Đồng phân hình học hydrazone 6

Hình 1.5 Ví dụ các dạ ồng phân hydrazone 7

Hình 1.6 Các dạng tautomer của gossypol: dialdehyde (51a), diketone (51b) và dilactol (51c) 18

Hình 1.7 Đồ p ối quang (a) S-(+) - gossypol và (b) R-(-)-gossypol 19

Hình 1.8 Cấu trúc của zerumbone và các analog 27

Hình 4.1 Phổ 1H NMR của (±)-gossypol racemic (51) 66

Hình 4.2 Phổ 1H NMR của sản phẩm cộng (-)-diastereoisomer (137) 68

Hình 4.3 Phổ 13C NMR của sản phẩm cộng (-)-diastereoisomer (137) 68

Hình 4.4 1H NMR của (-)-gossypol 69

Hình 4.5 Phổ 13C NMR của (-)-gossypol 70

Hình 4.6 Phổ HPLC của Gossypol racemic 71

Hình 4.7 Phổ HPLC chất (-)-gossypol 72

Hình 4.8 Phổ HPLC chất (+)-gossypol 73

Hình 4.9 Các dạng tautomer của base Schiff của gossypol 74

Hình 4.11 Cân bằng enamin/iminee phụ thuộc vào bản chất của nhóm thế trên amin b c một 75

Hình 4.12 Phổ 1H NMR của chất 138a 77

Hình 4.13 Phổ giãn 1H NMR của chất 138a 78

Hình 4.14 Phổ giãn 1H NMR của chất 138a 78

Hình 4.15 Phổ 13C NMR của chất 138a 79

Hình 4.16 Phổ 1H NMR của chất 138b 80

Hình 4.17 Phổ 13C NMR của chất 138b 81

Hình 4.18 Phổ 1H NMR của chất 142c 84

Hình 4.19 Phổ 13C NMR của chất 142c 84

Hình 4.20 Phổ giãn 13C NMR của chất 142c 85

Hình 4.21 Phổ 1H NMR của chất 142e 86

Hình 4.22 Phổ giãn 1H NMR của chất 142e 86

Hình 4.23 Phổ 1H NMR của hợp chất 146d 88

Hình 4.24 Phổ giãn 1H NMR của hợp chất 146d 88

Hình 4.25 Phổ 13C NMR của hợp chất 146d 89

Hình 4.26 Phổ 1H NMR của chất 150f 95

Hình 4.27 Phổ giãn 1H NMR của chất 150f 96

Hình 4.28 Phổ giãn 1H NMR của chất 150f 97

Hình 4.29 Phổ 13C NMR của hợp chất 150f 97

Hình 4.30 Phổ 1H NMR của chất 154e 99

Hình 4.31 Phổ giãn 1H NMR của chất 154e 99

Hình 4.32 Phổ 13C NMR của chất 154e 100

DANH MỤC SƠ ĐỒ

Sơ ồ 1.1 Tổng hợp 1,3-diimineoisoindolin carbohydrazide (3) 9

Sơ ồ 1.2 Tổng hợp các hydrazone 8 và 9 9

Sơ ồ 1.3 Tổng hợp hydrazone 15 10

Sơ ồ 1.4 Tổng hợp hydrazone 19 10

Sơ ồ 1.5 Tổng hợp hydrazone 22, 23 11

Sơ ồ 1.6 Tổng hợp hydrazone carbohydrate 11

Sơ ồ 1.7 Chuyển hóa gossypol thành anhydrogossypol 19

Sơ ồ 1.8 Phân giải gossypol racemic sử dụng phenylalanin methylester 20

Sơ ồ 1.9 Tổng hợp d n xuất methyl hóa gossypol 22

Sơ ồ 1.10 Chuyển hóa của gossypol thành các hợp chất tetramethyl, hexamethyl ether 23

Sơ ồ 1.11 Tổng hợp d n xuất O-glycoside gossypol tetraacetate 24

Sơ ồ 1.12 Tổng hợp d n xuất Schiff base 25

Sơ ồ 1.13: Các chuyển hóa làm biế ổi vòng zerumbone 28

Sơ ồ 1.14 Các chuyển hóa giữ nguyên vòng zerumbone 29

Sơ ồ 1.15 Các chuyển hóa tạo thêm nhóm chức zerumbone 30

Sơ ồ 1.16 Tổng hợp các d n xuất azazerumbone 133-135 31

Sơ ồ 3.1: Phản ứng tách (-)-gossypol ra khỏi hỗn hợp racemic bằng D-tryptophan methyl ester 41

Sơ ồ 3.2 Phản ứng tạo base Schiff của (-)-gossypol 138a-d 44

Sơ ồ 3.3 Phản ứng tạo (-)-gossypol hydrazone 142a-e 47

Sơ ồ 3.4 Phản ứng tạo các d n xuất hydrazones 146a-e 52

Sơ ồ 3.5 Phản ứng tạo d n xuất hydrazone của zerumbone 150a-f 56

Sơ ồ 3.6 Phản ứng tạo d n xuất hydrazones của zerumbone 154a-f 60

Sơ ồ 4.1 Tách (-)-gossypol từ gossypol racemic sử dụng D-tryptophan methyl ester 65

Sơ ồ 4.2 Cân bằng enamin/iminee 75

Sơ ồ 4.3 Tổng hợp các base Schiff của (-)-gossypol 138a-d; i) EtOH, 8 giờ, nhiệt ộ phòng; 60,7-81,8% 76

Sơ ồ 4.4 Tổng hợp (-)-gossypol hydrazone 142a-e; i) MeOH, H2SO4, MeOH, hồi ƣ 12 ờ; ii) EtOH, NH2NH2 (80%), nhiệ ộ phòng, 10 h; iii) EtOH, ZnCl2, nhiệt ộ phòng, 16 giờ, 50,4-63,0% 83

Sơ ồ 4.5 Tổng hợp hydrazones 146a-e: i) MeOH, H2SO4, MeOH, hồ ƣ 12 ờ; ii) EtOH, NH2NH2 (80%), nhiệ ộ phòng, 10 giờ; iii) EtOH, ZnCl2, nhiệ ộ phòng, 12 giờ, 48,7-53,0% 87

Sơ ồ 4.6 Tổng hợp hydrazones 150a-f: i) MeOH, H2SO4, MeOH, hồ ƣ 12 ờ; ii) EtOH, NH2NH2 (80%), r.t, 10 giờ; iii) EtOH, CH3COOH, nhiệ ộ phòng, 8 giờ, 52-64% 94

Sơ ồ 4.6 Tổng hợp 154a-f: i) MeOH, H2SO4, MeOH, hồ ƣ 12 ờ; ii) EtOH,

NH2NH2 (80%), nhiệ ộ phòng, 10 h; iii) EtOH, CH3COOH, nhiệ ộ phòng, 8 giờ, 65-76% 98

ĐẶT VẤN ĐỀ

U ƣ ă bệnh có tỷ lệ tử vong lớn chỉ sau bệnh về tim mạch Mặc dù

có rất nhiều tiến bộ trong chẩ ều trị ƣ ă bệnh gây nên 8 triệu ca tử vong mỗ ă ố ƣơ ƣơ ới khoảng 15% số ca tử vong trên toàn thế giới Mặc dù có nhiều tiến bộ trong các biệ p p ều trị ƣ ƣ hóa trị, ph u thu t và xạ trị C p ƣơ p p n tồn tại những hạn chế Theo

dự báo của WHO, có khoảng 22 triệ ƣời có thể phát triể ƣ ă trong vòng hai th p kỷ tới và con số tử vong có thể lên 13 triệu ca mỗ ă

Tại Việt Nam, theo thống kê củ GLOBOCAN ă 2020, ƣớc tính có 182.563 ca mắc mới và 122.690 ca tử ƣ Cứ 100 000 ƣời thì có

159 ƣời chẩ ắc mớ ƣ 106 ƣời tử ƣ U ƣ phổ biến tại Việt Nam ở nam giới gồ ƣ p ổi, dạ ại trực tràng, tiền liệt tuyến là nhữ ƣ p ổ biến nhất (chiếm khoảng 65.8% tổng các loại

ƣ Ở nữ giới, các bệ ƣ p ổi biến gồ ƣ p ổ ại trực tràng, dạ dày, gan (chiếm khoảng 59.4% tổng các loạ ƣ C o cả 2 giới các loạ ƣ p ổ biế ƣ p ổi, vú, dạ ại trực tràng

Bên cạnh các bệnh gây bở ƣ bệnh nhiễm khuẩ ối quan tâm lớn của nhiều quố ó ó V ệt Nam Mặc dù sự phát triển các thuốc kháng si ƣợc ghi nh n là một trong số thành tựu lớn nhất của nền y học hiệ ại Tuy nhiên, sự ọ ẩ ƣời trở lại thời kì

mà chúng ta không thể dễ ều trị các bệnh nhiễm khuẩ ƣ p ổi, lao,

l u và Salmonella

Vì v y, việc nghiên cứu phát triển các thuốc trị hiệu quả, an toàn và chọn lọc

ều trị các bệ ƣ ễm khuẩ ỏi cấp bách

Các hợp chất có hoạt tính sinh học nguồn gốc thiên nhiên luôn là chất d n ƣờng rất quí và quan trọng trong nghiên cứu phát triển thuố T ó ất có nguồn gốc thiên nhiên là gossypol và zerumbone hiệ ƣợc sự quan tâm sâu rộng cả ƣớc Nhiều d n xuất từ hai chất này thể hiện hoạt tính sinh họ ƣ ộc tế bào và kháng khuẩn, trong khi các công bố về các d n xuất

ơ ở hai hợp chất d ƣờ ến nay còn khiêm tốn ở Việt Nam

Các chất có cấ ƣợc báo cáo là phổ hoạt tính sinh học phong

p ƣờng có trong cấu trúc của các thuốc ều trị Hoạt tính sinh học của các chất chứ ó ƣợ b ƣ ạt tính kháng khuẩn, chống co gi t, chống trầm cảm, chống viêm, giả ống kết t p tiểu cầu, chống sốt rét, chống

ƣ ấm, chố ƣ -rút, bảo vệ tim mạch [1]

Gossypol là một hợp chất polyphenol có nguồn gốc từ cây bông vải (chi

Gossypium, họ Malvaceae) Trong phân tử có sáu nhóm hydroxyl phenolic và hai

nhóm aldehyde làm cho gossypol có nhiều phản ứng hóa học Gossypol có thể trải qua quá trình hình thành base Schiff, ozonolysis, oxy hóa và meth ó ể tạo thành các d n xuất gossypol Gossypol và các d n xuất củ ó ã ƣợc nhiều tác giả nghiên cứu về hoạt tính sinh học của chúng bao gồm các hoạt tính chống vô sinh, chống vi-rút, chố ƣ ống oxy hóa, kháng vi khuẩn và chống sốt rét Do sự quay của liên kết internaphthyl bị hạn chế, gossypol là một hợp chất bấ ối, có hai ồng phân quang hoạt (+) - và (-) - gossypol Hoạt tính sinh học của (-)- gossypol

và (+)- p ƣợc nghiên cứu và kết lu n có hiệu lực sinh học khác nhau ồng phân (-)- gossypol có hoạt lự ơ ồng phân (+)- gossypol [2,3]

Zerumbone là một sesquiterpene ƣợc chiết xuất từ thân rễ của cây gừng

(Zingiber zerumbut) Cấu trúc của zerumbone rấ ộ ới một ketone liên hợp

chéo trong một vòng có 11 nguyên tử b C ã ƣợc nghiên cứu và chứng minh có khả ă ẩn và chố ƣ ốt [4] Z b ƣợc nghiên cứ b ó ộng với nhiều dòng tế b ƣ ƣ MCF-7), gan (HepG2), th n (A293), phổi (H1299), ruột kết (COLO205, LS174T, L8174, LS189 và COLO320DM), não (GBM8401) và máu (CEMss, WEHI-3B) Ngoài ra,

b ƣợc công bố là có tác dụng chống viêm, chố ó ều hòa miễn dịch, chống viêm loét dạ dày [5]

Mục tiêu của lu n án là tổng hợp các d n xuất hydrazone mớ ơ ở các hợp chất có nguồn gố ể thử hoạt tính sinh học của chúng Với mong muốn ƣợc những hợp chất mới có hoạt tính sinh học, ặc biệt là hoạt tí ối với các dòng tế b ƣ Vì v y ề tài lu ặt vấ ề về „N ứu tổng hợp các

d n chất hydrazone mớ ơ ở một số hoạt chấ dụng sinh họ ‟‟ ới những nộ í :

1 T ồng phân (-)-gossypol từ hỗn hợp gossypol racemic

2 Tổng hợp các d n xuất mới hydrazone của (-)-gossypol

3 Tổng hợp các d n xuất mới hydrazone của zerumbone

4 Đ ạt tính kháng một số dòng tế b ƣ ẩn của các d n xuất tổng hợp ƣợc

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 GIỚI THIỆU VỀ HYDRAZONE

1.1.1 Cấu trúc và tính chất vật lý của hydrazone

Hydrazone là một lớp các chất hữ ơ ặc biệt trong nhóm Schiff base có cấu trúc hữ ơ ư [6,7] (Hình 1.1)

Hình 1.1 Cấu trúc hydrazone

T ường các hydrazone nh ược bởi các phản ứng của hydrazine, hydrazide hoặc các d n xuất của chúng với các aldehyde hoặc ketone [6] Cấu trúc của hydrazone cho thấy chúng thuộc nhóm chất ược phân biệt với các hợp chất khác trong nhóm ư imine, oxime bởi sự có mặt của 2 nguyên tử nitơ nối với nhau -N-N- (Hình 1.2)

Hình 1.2 Cấu trúc hydrazone, imine và oxime

Tên gọi củ ườ ược gọi tên theo các hợp chất carbonyl sinh ra chúng

Về mặt hình thái, phần lớn các hydrazone không bị thế gồm các alkyl hydrazone và một số các aryl hydrazone nhấ ị ư ủa các aldehyde và ketone mạch thẳ ều là những chất lỏng không màu hoặc có màu rất nhạt vớ ù ặ ư [8-10] Nhiệ ộ sôi của các ă ù ới sự

ă ủa khố ượng phân tử của các nhóm thế gắn vào R, R′, X hoặ Y tuân theo qui lu t giống các hợp chất hữ ơ ó : ếu các alkyl hydrazone có

cùng khố ƣợng phân tử thì hydrazone chứa gốc alkyl mạch thẳng có nhiệ ộ sôi

ơ ó ốc alkyl phân nhánh Các phenylhyrazone của các aldehyde và ketone ơ ặc dị ƣờng là các chất rắn có màu nhạt Một vài aryl ặc biệt là 4-nitro hoặc 2,4-dinitro phenyhydrazone là các cấu trúc tinh thể màu da cam vớ ểm nóng chảy 263oC- 267oC[11] Bởi v y, cùng với một

số b b b ƣợc xem là những thuốc thử hữu hiệ ể nh n ra các hợp chất carbonyl Cấu trúc của các hydrazone cho thấy các alkyl hydrazone và một số ƣợng nhấ ịnh các aryl hydrazone là các base và chúng có thể hình thành muối với các acid Tuy v y, các aryl hydrazone có

chứa các nhóm hút electron ở gốc phenyl sẽ làm giả ộ bền base, chẳng hạn các

p-nitrophenyl hydrazone là một hợp chất có tính acid Các 2,4-dip-nitrophenyl hydrazone là những acid yếu với hằng số pKa khác nhau và phụ thuộc vào các nhóm khác gắn vào (R và X) cấu trúc của hydrazone

Phân tích tinh thể của các hydrazone cho thấy các nguyên tử thuộc nhóm chức hydrazone nằm trong cùng mặt phẳng (có cấu trúc phẳng) và chỉ trong một số ƣờng hợp ặc biệ í ồng phẳng này bị phá vỡ do các phân tử bị án ngữ không gian [12]

1.1.2 Các đồng phân của hydrazone

Các hydrazone là một trong các hợp chấ ó ồng phân l p thể ồng phân cấu trúc Trong một số ƣờng hợp, cân bằng tautome có thể ƣợc thiết l p bởi

2 th m chí là 3 dạ ã ƣợc quan sát thấy Trong nhiề ƣờng hợp ồng phân l p thể ồng phân hình họ ồng phân quang học ồng phân vị trí (sự chuyển hóa các hydrazone thành các hợp chất azo hoặc alkenylhydrazine ều có thể hiện diện và rấ ó ể ịnh rõ ràng [14] Tuy v ồng phân của ồng phân hình họ ó ọ ƣợc nghiên cứu nhiề ơ ả

Đồng phân hình học của các hydrazone tạo thành từ các aldehyde và ketone

ối xứng là mộ ƣờng hợp ặc biệt củ ồng phân trong hệ thống hydrazone Giống với các oxime ồng phân trong các nhóm amino bị thế hoặc không bị thế và nguyên tử hydro trong các d n xuất của aldehyde (X=H) hoặc gốc

nhỏ ơ ketone (X<R) ở vị trí cis ối với liên kết C=N gọ ồng phân dạng

syn, và nếu ở vị trí trans gọ ồng phân dạng anti [15] (Hình 1.4)

Hình 1.4 Đồng phân hình học hydrazone

T ƣờng hợp R và X phức tạp, việc phân biệ ạng syn dạng anti là rất cần thiế Để tránh nhầm l n chúng ta cần xem xét dạ ồng phân

ó ử dụng vị í ến nhóm amino Ví dụ ồng phân syn phenyl của

acetophenone 2,4-dinitro phenylhydrazone hay ethylbenzoylacetate dinitrophenyl hydrazone (Hình 1.5)

2,4-Hình 1.5 Ví dụ các dạng đồng phân hydrazone

Cấu hình dạng syn của hydrazone bề ơ ạng anti, nếu không có nhóm

thế nào gắn vào nguyên tử nitơ củ R′ ặc Y) là một nguyên tử hydro, các hydrazone củ R = H ƣợc tạo thành và tồn tạ ơ ẻ ở cấu hình dạng

syn không chỉ ở trạng thái rắn mà ngay ở trạng thái lỏng trong dung dịch [16, 17,

18] Một nhóm thế cồng kềnh (R' hoặ Y ƣớ ó ột kết quả ƣơ

tự ƣ ó bằng giữa dạng syn và anti có thể quan sát thấy ở dạng dung

dịch Ở ều kiệ ƣờng, dimethyl, methylphenyl, 2,4-dinitrophenylhydrazone và

semicarbazone của các aldehyde tồn tại ở dạng syn Cân bằng giữa 2 dạng syn- và

anti- củ 2 4 p b ƣợc thiết l p rất ch m

trong dung dị ƣ ó ể xảy ra rất nhanh nếu sử dụng thêm chất xúc tác ví dụ ƣ H2SO4 Tỷ lệ giữa dạng syn- và anti- phụ thuộc vào bản chất của dung môi Ví dụ, trong các dung môi khác nhau thì tỷ lệ giữa 2 dạng syn- và anti-

của acetoldehyde 2,4- p ị này

ƣợ ịnh nhờ sử dụng phổ cộ ƣởng từ hạt nhân (NMR) và có thể ƣợc phân l p nhờ p ƣơ p p ết tinh

1.1.3 Các hydrazone trong tự nhiên

Hầu hế ƣợc sinh ra bằ ƣờng tổng hợp hóa học, trong

tự nhiên các hydrazone có mặt ở một số loài nấm và liên quan m t thiế ế ộc tính

của các loài nấ Nă 1967 L L f [19] ị ƣợc acetaldehyde methyl-N-formylhydrazone (AMFH) là thành phầ ộc của nấm Gyromitra

N-esculenta ở Châu Âu Mộ ộ ƣợc nhóm của

Pyysado [20] phân l p Michelot [21] tổng kết lại và cho thấy có tới 9

N-methyl-N-formyl của các aldehyde ơ ả ã ược phát hiện và phân l p từ nấm Gyromitra

Ngoài nấm thuộc chi Gyromitra, nhóm chức hydrazone còn hiện diện trong

bộ khung alkaloid của bọt biển Cinachyralla sp Nă 2006 S w

cộng sự [22] ã p p ược một alkaloid có chứ ó ặt tên là

cinachyramin từ bọt biển Cinachefralla ược Okinawa Hợp chất này thể hiện

hoạ í ộc dòng tế b ư ổ tử cung Heta yếu với giá trị IC5O là 6,8 µg/mL

1.1.4 Các phương pháp tổng hợp hydrazone

Nă 2011 W [23] ã ổng hợp thành công một dãy các hợp chất

hydrazone dạng 1,3-diimineoisoindolin carbohydrazide (3) bằng một qui trình gồm

2 bước bắ ầu từ 4-ethoxy-2-carboxylic ethyl este (1 ược chuyển sang dạng hydrazide với hydrazin hydrate trong ethanol, hợp chất trung gian 2 này cho

phản ứng với i ể ược sản phẩ í 1 diimineoisoindolin carbohydrazide ã ạ ột nhóm NH3 Cấu trúc tinh thể của các chấ ã ược nghiên cứ b Sơ ồ 1.1)

3-Sơ đồ 1.1 Tổng hợp 1,3-diimineoisoindolin carbohydrazide (3)

Từ d n xuất của acetophenone: brommocetophenone (4) và nitrophenylhydrazine (5), bằng một loạt các phản ứng kế tiếp ƣ p ản ứng

ƣ ụ, Vilsmeier-H ƣ ụ tạo thành hydrazone lần 2, Abadi và các cộng sự [24] ã ổng hợp thành công một loại các d n xuất mới là các hydrazone thế 1,3,4 củ p ó ơ ị (nhóm) hydrazone xuất hiện cả ở trong

và ngoài vòng Cấu trúc của các hợp chấ ƣợ ịnh bằng phổ IR, NMR và phân tích nguyên tố Sơ ồ 1.2)

Sơ đồ 1.2 Tổng hợp các hydrazone 8 và 9

Nă 2010 N ễn Hữ Đĩ ộng sự [25] ã ổng hợp một dãy các d n

xuất hydrazone mới chứa vòng furoxan từ d n xuất carboxylic của isoeugenol (10)

ƣơ bằng phản ứ ó f bởi nitrozo acid cho chất

trung gian 11, nitro hóa, este hóa và thế ái nhân với hydrazine ể tạo thành d n xuất

hydrazine chứa vòng furoxan, tiếp theo d n xuấ ƣợ ƣ ụ với các d n

xuất của ben ể ƣợc một loạt các hydrazone mới chứa vòng furoxan

3,4-trí 3,4 với các alkyl bromide khác nhau cho chất trung gian 16 và 17, tiếp theo là phản ứng thế nucleophil với hydrazine ể ƣợc hợp chất dihydrazide 18 Cuối

cùng là phản ứng của các hợp chất carbonyl thế khác nhau với các hydrazide này

ều kiện êm dịu dễ nh ƣợc các hydrazone 19 Sơ ồ 1.4)

Sơ đồ 1.4 Tổng hợp hydrazone 19

Nă 2011 G b ộng sự [27] ã ết kế và tổng hợp một số các

hydrazone 22 và 23 với mục tiêu khám phá hoạt tính chố ƣ ủa chúng Một

số dãy hydrazone lầ ầ ƣợc giới thiệu Tất cả ã ề ƣợc tổng

hợp từ chấ ầu 1-(4-(piperidin-1-ylsulfone) phenyl) ethanone (20 ất

trung gian chìa khóa 2-cyano-N´-(1-(4-(piperidin-1-yl-sulfonyl) phenyl-ethylidene)

cetohydrazide (21) Mộ ại diệ ã ã ƣợc giới thiệu với cấu trúc lý

thú và hoạt tính tiề ă ƣợ ƣ ở ơ ồ 1.5

Sơ đồ 1.5 Tổng hợp hydrazone 22, 23

Một số hydrazone của carbohydrate 24 ƣợc nghiên cứu tổng hợp Fischer và

cộng sự [28] ã ổng hợp thành công các glucuronolactone và mannuronolactone, p- b C ƣợc tạo thành bằng cách làm ấm một dung dịch của D-glucuromolactone hoặc D-mannurono lactone và p-cyano-benzoyl hydrazide trong ethanol tuyệ ối, tiếp theo là kết tinh

D-các hydrazone nh ƣợ ã ảm thể tích của dung dịch phản ứ Sơ

ồ 1.6)

Sơ đồ 1.6 Tổng hợp hydrazone carbohydrate

1.1.5 Hoạt tính sinh học của các hydrazone

1.1.5.1 Ho t tính kháng nấm, kháng khuẩn và kháng virus

Các hydrazone chứa khung sterol 25 và 26 là một trong các chất có hoạt tính

kháng khuẩn ấ ƣợng [29-32] với nồ ộ ức chế nấm Candida albicans cỡ 1,5

µg/mL, tiếp theo Khan và các cộng sự [33] ã ổng hợp các steroidal hydrazine từ steroidal 5-en-3-oxazolo và thiazoloquinoxalin cho mụ í ạt tính

kháng khuẩn in vitro của chúng Các số liệu chỉ ra chất này thể hiện hoạt tính với cả

2 loại vi khuẩ ƣơ ạ ơ ất chuẩn amoxicillin

Từ lâu, các hydrazone có chứa các hợp phầ ƣợc Wahab [34] tổng hợp và sàng lọc hoạt tính kháng khuẩn trên nhiều dòng vi khuẩn

Wabdel-khác nhau Kết quả nghiên cứu cho thấy các hydrazone 27, 28 và 29 ều thể

hiện hoạt tính kháng khuẩn tố ó ó ợp chất thể hiện hoạt tính kháng khuẩn

mạnh với 6 dòng gồm B metagerium, B subtillis, S aureus, K pneumonia, P

aeroginosa, E coli với MIC từ 21,9-43,8 µg/mL

Nhóm nghiên cứu của Palekar [35] ã b 17 ểu triazolo[3,4-b]-1v,3,4-thiadiazoles và bis-4-thiazolidinone từ terephthalic

bis-1,2,4-dihydrazide ó ợp chất 30, 31 và 32 có hoạt tính kháng các vi sinh v t E

coli, K pneumonia, B, cereus, S typhimurium mạ ơ p f ều

L ă bệnh truyền nhiễm cấp tính phổ biến nhất trên toàn cầu Nó gây ra

bởi nhiều dòng vi khuẩn khác nhau thuộc họ Mycobacterium tuberculosis ó

phổi, ƣơ ữ ơ ễ tổ ƣơ ất khi mắc phả ă bệnh này Kamal và các cộng sự [36] ã ổng hợp các hydrazone dị vòng chứa nhóm nitro

ơ ở 1,2,4- benzothiadizin, hoạt tính kháng lao vớ H37R ƣợc tìm thấy khá ấ ƣợng với giá trị MIC bằ 1 μ / L Một loạt các hydrazone khác là các

d n xuất của benzofuran-3 cacbohydrazide với hoạt tính chống lao khá tố

ƣợc Telvekar và các cộng sự giới thiệu ƣ ợp chất 33-35 [37]

Một số hydrazone ƣợc nhóm của Gemma báo cáo [38] có khả ă ức chế tới 100% dòng vi khuẩn lao H37Rv giá trị MIC < 1µM Đặc biệt, hydrazone chứa vòng ferrocene củ ƣợc kết lu n có hoạt tính chống vi khuẩn lao

Mycobacterium tuberculosis rất tốt với các giá trị MIC chỉ từ 2,5-5 µg/mL [39]

í Kết quả ạt tính cho thấy các hydrazine có cấ ƣ y

(36-38) thể hiện hoạt tính với dòng H37Rv và MDR-TB với giá trị MIC = 6,25-25

μ / L Một hydrazone khác là sự kết hợp khác giữa thuốc kháng sinh với các d n xuất hydrazide ƣợc chứ ý ƣở ể nghiên cứu, nhóm của

Imramovský [42] ã ến hành tổng hợp ơ ở isonicotinoylhydrazide, pyzarinamide, p-aminosalicylic acid, ethambutol và ciprofloxacin Các giá trị về hoạt tính với dòng vi khuẩn lao H37Rv (MIC) của hydrazone chứ p f 0 78 μ / L

d n xuất mới của hydrazone chứa khung thiazole 39, 40, 41 ạt tính

kháng nấm Candidal in vitro của chúng Thử nghiệm hoạt tính cho thấy các chất

này thể hiện hoạt tính tốt với giá trị MIC = 0,25 μ /mL

El-Sabbagh và Rady [46] ã ứ ạt tính kháng virus của các

d n xuất hydrazone chứa cầu α,β-không no trên dòng virus Hepatitis A Kết quả cho

thấy một vài chất ở nồ ộ 10-20 µg/mL có thể làm giả ƣợng virus tới 60,3%

Đ ý ó ứa nhiều loạ ó ức có số thứ tự

42 ến 44 ã ƣợc Tian và các cộng sự tổng hợp ƣ ữ í

học tiề ă ủa protein ở vỏ ngoài của virus HIV-1 ó ị EC50 của các hợp chấ ƣợc báo cáo lầ ƣợt là 0,21 μM 0,17 μM [47]

1.1.5.2 Ho t tính giảm đ u và kháng viêm

Nă 2012 ó ủa Mohamed Eissa [48] ã phát triển các d n xuất bishydrazone của anthranilic acid và báo cáo hoạt tính kháng viêm rất khả quan của chúng, một trong số các hydrazone có khả ă ả ƣ ở chân chuột (gây viêm bởi dung dị 1 ến 48,72%

Cấu trúc phức tạp ơ ể hiện hoạ í ƣợ ƣ

bố của Moldovan và cộng sự [49], nhờ sự xuất hiện của 2 cấu trúc phenylthiazole ở

cả phần carbonyl và hydrazine mà một số hợp chất này ƣ ất 45, 46, 47 cho kết

quả hoạt tính kháng viêm thông qua sự ức chế sinh tổng hợp NO mạ ơ ất chuẩn meloxicam và rất hứa hẹn cho các nghiên cứ ơ

1.1.5.3 Ho t tính chống ung thư

Với mục tiêu phát triển các d n xuất hydrazone mới trong cuộc chiến vớ ă

bệ ƣ D w ộng sự [50] ã p ển các d n xuất hydrazone có chứa hợp phần plumbagin (các hydroxyl-1,4-napthoquinone) cho hoạt tính rất tốt

trên dòng tế b ƣ Đ ển hình ƣ hợp chất 48, 49 và 50

Dựa vào bộ khung của flurbiprofen, nhóm của Aydin [51] ã ổng hợp và

á hoạt tính chố ƣ ủa một số d n xuất hydrazone của flurbiprofen trên các dòng tế b ƣ b ồng trứ ƣ Kết quả cho thấy 2 trong

số các hydrazone này có khả ă ức chế sự phát triển của tế b ƣ ấp HL-60 ƣ b ồng trứng OVAR-4 lầ ƣợ 66 37 77 34 Nă 2010 Cui và cộng sự [52] ã ấy hoạt tính chố ƣ ề ă IC50 = 16,4 µM) của một trong số các arylhydrazone chứa vòng furan và các nhóm thế fluoro ở vòng

p ối vớ ƣ HL-60 ở ƣời Hoạt tính của chất này mạ ơ chấ ối chứng doxorubicin (IC50 = 53,3 µM)

1.1.5.4 ác ho t tính tác dụng lên hệ thần kinh trung ương

Từ ã ƣợc báo cáo có tác dụng tốt chống lại những rối loạn của hệ thầ ƣơ Nă 2013 S - Gö ş ộng sự [53] ã tổng hợp các d n xuất hydrazone của benzoxazone và sàng lọc hoạt tính ức chế

enzyme monoamine oxidase (MAO-B) in vitro củ ối với bệnh Parkinson

Kết quả nghiên cứu cho thấy các hydrazone với nhóm thế Br ở ơ ủa hydrazide và các nhóm 3,4,5 trimethoxy ở hợp phần aldehyde cho hoạt tính MAO-B

cao với các giá trị K i lầ ƣợt là 35,44 và 24,20 nM

Nă 2012 ó ủa Cutshall [54] ã ả các d n xuất mới của

ể hiện hoạt tính ức chế enzyme phosphodiesterase 10A (PDE10A) (enzyme PDE là protein chịu trách nhiệm cho những rối loạn giống

ƣ ểu tâm thần phân liệt)

1.1.5.5 Ho t tính bảo vệ hệ tim m ch

Trong các bệnh về tim mạch thì các bệ ến t p kết tiểu cầ ƣ biế ột quị ó ƣớ ă ẻ hóa Một phát hiện lý thú về tác dụng của

ến bệnh huyế p ƣợc Leal và các cộng sự công bố [55],

ó ó ã ổng hợp và tìm thấy hoạt tính chống huyết áp cao khá tốt nhờ

ă ặn sự hoạt hóa của thụ thể adenosine A2A của các d n xuất acylhydrazone có cấu trúc rấ ơ ả ƣợc tổng hợp từ thiophene2-carbohydrazide và piperonaldehyde

Nă 2013 ó ủa Mashayekhi [56] ã b ạt tính chống t p kết tiểu cầu của một số d n xuất hydrazone có chứa khung indole và diathiazole và cho biết các hydrazone này có khả ă ức chế sự ƣ ết tiểu cầu sinh ra bởi ADP và

AA ó ó ủa khung này có hoạt tính với IC50 = 3µM ƣơ ƣơ ới chất chuẩn indomethacin Lima và các cộng sự [57] ã p hiện các hợp chất dạ ức có chứa các chức hydrazone, sufonate, amine và oxime ể hiện hoạt tính chống t p kết tiểu cầu gây ra bởi huyết khối và collagen

1.2 TỔNG QUAN VỀ GOSSYPOL

1.2.1 Giới thiệu gossypol

Gossypol (51) là một sắc tố ƣơ p ần tự nhiên của hạt

bông, chiếm tỷ lệ ến 1,3% và góp phầ ể vào hoạt tính của chúng [58] Gossypol có tên IUPAC : 1,1´,6,6´,7,7´-hexahydroxy-5,5´-diisopropyl-3,3´-dimethyl-[2,2´-binaphthalene]-8,8´-dicarbaldehyde h 2 2′-bis (8-formyl-1,6,7-trihydroxy-5-isopropyl-3-methylnaphthalene) Gossypol lầ ầ ƣợc

Longmore mô tả ă 1886 [59] S ó M w tiếp tục nghiên cứu vào

ă 1899 [60] L ầ ó ƣợc sử dụng làm thuốc nhuộ ƣ é bền với ánh sáng Vào cuối nhữ ă 1930 R A ã ó ững nghiên cứu góp phần làm sáng tỏ cấu trúc của gossypol [61, 62] Khoảng hai th p kỷ E w ã khẳ ịnh cấu trúc của gossypol thông qua tổng hợp toàn phần [63] Sau khi phát hiện tác dụng kháng u ƣ ủa hợp chấ ầu nhữ ă 1960 p

ƣợ ƣ ột thành phần phụ ộc hại của bông mà là một sản phẩm tự nhiên hữu ích về mặt sinh lý và hóa học Kể từ ó ọng tâm nghiên cứu chính là ứng dụng y học của nó [64]

Gossypol ƣợc sự chú ý lớ ă ữ ă 1980 ƣ ột biện pháp tránh thai cho nam giới, nhờ ó ều nghiên cứu về ơ ế hoạ ộ ã ƣợc thực hiện [64] Tuy nhiên, do có nhiều tác dụng phụ ƣ ể hồi phục trong một số ƣờng hợp, nê ã ó ất nhiều sự quan tâm nghiên cứu biế ổi cấu trúc của phân tử và tổng hợp các d n xuấ ƣơ ứng nhằm giảm các tác dụng phụ này [65] Kết quả là, nhiều base, ester, ether và các d n xuất của gossypol khác

ã ƣợc phát triển Nhiều trong số ó thấy tác dụng chống lại các bệ ƣ ốt

é ƣ HIV ống lại ký sinh trùng [66, 67]

Hình 1.6 Các dạng tautomer của gossypol: dialdehyde (51a), diketone (51b) và dilactol

(51c)

Cấu trúc gossypol (Hình 1.6) ơ bả ƣợc hình thành bởi hai vòng

p ƣợc kết nối với nhau thông qua một liên kế ơ ữa nguyên tử carbon C-2 và C-2' Xung quanh có tổng cộ ó ƣợc sắp xếp ối

xứ ƣơ ở các vị trí 1,1´, 6,6´ và 7,7´ T í ƣợng tử [68], các ái lực proton khác nhau và giá trị pKa ƣợ ó ã

ƣợ ịnh Ở vị trí 8 và 8´ ó ó ƣơ ới các nhóm hydroxyl c n kề tạo thành các chấ ồ p C ƣợc cho là

í ộc tính của gossypol (51) [69] Gossypol có các dạng tautomer khác nhau Ba dạng tautomer chính chính là aldehyde (51a), ketone (51b)

và dạng lactol (hemiacetal) (51c) (Hình 11) Cả hai dạng hỗn hợp do cấu trúc dimer

củ p ối xứng mớ ƣợc tạo ra trong 51c ƣ các

trung tâm bấ ối của dạng enol của 51b ồng củ ồng phân E và Z có thể là

nguyên nhân làm cho gossypol trở nên kém bền vững

Cân bằng củ ồng phân gossypol phụ thuộc nhiề ã ƣợc làm sáng tỏ ối với nhiề ƣờng với sự trợ giúp của các nghiên

cứu quang phổ ặc biệt là phổ NMR và IR Aldehyde dạng 51a ồng phân hay

xuất hiệ ƣ CHC 3, acetone hoặc dioxane [70-72] Theo kiến

thứ ƣớ ồng phân khác 51a-c Trong DMSO-d6, hỗn hợp 51a và 51c,

ó 51c chiếm tỷ lệ lớn nhất [73] Chỉ có khoảng 13% gossypol tồn tại trong DMSO là 51a Trong hỗn hợp với D2O, một tỷ lệ nhỏ là 51b T ƣợu có hỗn hợp 51a và 51c T b ầu tautomer 51a chiế ƣ ế [73] Marciniak và

cộng sự nh n thấy rằng quá trình acid ó ến giá trị pH ≤ 1 ẽ chuyển trạng thái

cân bằng sang dạng lactol 51c [74] T ƣợu có trọ ƣợng phân

tử thấp ƣ M OH E OH ự hình thành các d n xuất hemiacetal và acetal của gossypol ở các dạng tautomeric khác nhau chiế ƣ ế, chúng thủy phân lại thành

50a trong dung dị ƣớc hoặc bằng cách loại bỏ ể tạo thành sản phẩm khử ƣớc củ ó ƣợc gọi là anhydrogossypol (52 Sơ ồ 1.7) [75, 76] Tóm lại, từ các nghiên cứu rất chi tiết, có thể kết lu n rằng các chấ ă 51b và 51c trong

ó ặc tính nh n liên kết hydro rõ rệ ƣ DMSO 51a

ƣợ ƣ p ực yếu [77]

Sơ đồ 1.7 Chuyển hóa gossypol thành anhydrogossypol

Mộ ƣờ p ƣở ƣợng dọc theo liên kết C2-C2´ giữa các vòng naphthyl chia phân tử thành phần phân cự ƣ ƣớc với các nhóm hydroxyl và aldehyde và phần không phân cự ƣ dầu với các nhóm methyl và isopropyl Việc quay quanh trục 2,2' bị hạn chế bở ƣơ ữa các nhóm perihydroxy và các nhóm methyl, d ến hiệ ƣợng phân tử p ối xứng qua C2 Theo các nghiên cứu tinh thể học tia X, góc nhị diện giữ ơ ị naphthyl trong gossypol tinh thể là từ 70° ến 90° [78-80]

Hình 1.7 Đồng phân đối quang (a) S-(+) - gossypol và (b) R-(-)-gossypol

Về hoạt tính sinh họ ồng phân (-)-gossypol có hoạt tính tiề ă ơ dạng (+)-gossypol và dạng gossypol racemic [81] V ồ p ối quang (-)-gossypol không thể phân l p trực tiếp từ nguồn thực v t ở dạng tinh khiết về mặt

quang họ p ƣơ p p p ải hỗn hợp gossypol racemic thông qua kết tinh hoặc sắ ý ã ƣợc phát triển dựa trên các d n xuấ p ồ p ối

ển hình là các base Schiff Jiang và cộng sự nh n thấy Schiff base (+) - phenylalanin meth ƣợ ều chế từ racemic gossypol và methyl este

p ƣợ ồ p ối quang của nó bằng TLC ều chế hoặc sắc ký cột silica gel [82] Quá trình thủy phân các Schiff base

ó ẽ tạ ồng phân quang học (+) - và (-) – gossypol, qui trì ƣợc mô

tả ơ ồ 1.8

Sơ đồ 1.8 Phân giải gossypol racemic sử dụng phenylalanin methylester

1.2.2 Hoạt tính sinh học của gossypol và dẫn xuất của gossypol

1.2.2.1 Ho t tính tránh th i cho n m

Nă 1929 T ộng sự ã ến hành nghiên cứu ả ƣởng của

p ối với khả ă ản của nam giới bằng cách cho các cặp vợ chồng

sử dụng dầu hạt bông thô và dầ ă ƣờ ể nấ ă ồi so sánh Kết quả cho thấy rằng khả ă ó ủa các cặp vợ chồng sử dụng dầu hạ b ể

nấ ă ỏ ơ ớ ại Phát hiệ ã n tới một thử nghiệm quy mô lớn về khả ă ới của gossypol ở Trung Quốc trong nhữ ă 1970 ó ứ ã 8 000 ƣờ ử dụng gossypol

õ ơ ột th p kỷ Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng những

ƣờ ử dụng gossypol mỗi ngày thì có thể ƣ ảnh

ƣở ến ham muốn tình dục, huyết áp, cân nặ ƣ ỉ số lý hóa khác

củ ơ ể [83-85]

1.2.2.2 Ho t tính kháng nấm

Racemic gossypol và các d n xuất liên quan của nó là gossypolone và

p p ã ứng minh khả ă ức chế ă ƣở ể chống lại một

số loại nấm sợi bao gồm Aspergillus flavus, Aspergillus parasiticus, Aspergillus

alliaceus, Aspergillus fumigatus, Fusarium graminearum, Fusum chum, Fophil, Penicillium conicillium, Fusarium morylfornicillium coryl Ở nồ ộ 100

μ /mL Racemic gossypol và apogossypolone ức chế ến 95% sự phát triển, trong khi gossypolone ức chế 100% sự phát triển ở tất cả các chủng nấ ƣợc thử nghiệm

ngoại trừ A flavus Gossypolone có khả ă ức chế sinh tổng hợp f

kể ở A flavus AF13 (76%) Apogossypolone là chất ức chế aflatoxin mạnh nhất, cho thấy ức chế ơ 90 ối với A flavus ơ 65 ức chế ối với A

parasiticus Cả p p p ều cho thấy sự ức chế ể với

A ƣơ ứ 47 ; 91 ƣờng nuôi cấy A alliaceus [86]

Báo cáo kết quả của tổ chức Nông ƣơ ế giới cho thấy (-) và

(+)-gossypol ều ức chế sự phát triển của nấm Aspergillus flavus (-)-Gossypol có hiệu

lự ơ racemic gossypol Trong khi (+)-gossypol có hiệu lực thấp nhất [87]

1.2.2.3 Ho t tính kháng virus

G p ƣợc chứng minh là có tác dụng kháng các dòng virus có vỏ ƣ: HIV1 HSV2 ƣ ể hiện trên virus không có vỏ ƣ p [88] Theo kết quả nghiên cứu của Roger và cộng sự nồ ộ ức chế trung bình của (-)-gossypol (IC50= 5 2 µM ƣợt trộ ơ ẳn (+)-gossypol (IC50 = 50,7 µM) khi chống lại sự sao chép củ HIV ƣ ƣ ạnh bằng azidovudin (AZT) Mặt khác, khi kết hợp ều trị với AZT, (-)-gossypol không có các tác dụng phụ nghiêm trọ ộc trên tủ ƣơ [89]

1.2.2.4 Ho t tính kháng ung thư

Gossypol có khả ă ức chế sự ă ƣởng của nhiều dòng tế b ƣ ƣ: ƣ ột kết, tuyến tiền liệt và tế bào bạch cầu [89- 92] bằng cách ức chế các enzyme tế bào chất và ti thể tham gia vào sản xuấ ă ƣợng Các nghiên

cứu gầ ấy gossypol là một chất có triển vọng chống lạ ƣ ến tiền liệt Các nghiên cứu hiệ ã ƣợc thực hiệ ể kiểm tra hiệu quả trị liệu hóa học của gossypol trên dòng tế b ƣ ến tiền liệt củ ƣời và các

tế bào khối u tuyến tiền liệt nguyên phát Gossypol giảm khả ă p ển của ba dòng tế b ƣ ến tiền liệt (LAPC4, PC3, và DU145) với IC50 khoảng 3-5 mmol/l Ngoài ra, gossypol có hiệu quả làm ức chế khối u tuyến tiền liệt nguyên phát, khố ă p triển trên những bệ ƣờng không béo phì, bệnh nhân suy giảm miễn dịch nặng và nhữ ố ƣợng ghép tạng Nhiều nghiên cứu cho thấy lầ ầ ều trị bằng gossypol sẽ gây tổ ƣơ DNA í ạt p53 Nó p ƣợc sử dụ ƣ ột tác nhân mớ ối với bệ ƣ tuyến tiền liệt [93]

1.2.2.5 Dẫn xuất methyl gossypol

Haas và cộng sự ã ến hành phản ứng methyl hóa gossypol 51 với methyl

iodide trong acetone khan với sự có mặt của potassium carbonate ở ều kiện hồi

ƣ 48 ờ cho các hợp chất 52-54 với hiệu suấ 43 9 1 7 4 ƣơ ứng

Sơ ồ 1.9) [94]

Sơ đồ 1.9 Tổng hợp dẫn xuất methyl hóa gossypol

Jame và cộng sự ã ử dụng tác nhân dimethyl sulfate ể tạo ra methylate

p Sơ ồ 1.9) Phụ thuộ ều kiện phản ứng, gossypol có thể bị methyl

hóa thành tetramethyl ether 54 hoặc hai hợp chất dis-tinct isomeric hexamethyl ethers 55 (màu trắng) và 56 ỏ) [95] Sơ ồ 1.10)

Sơ đồ 1.10 Chuyển hóa của gossypol thành các hợp chất tetramethyl, hexamethyl ether

1.2.2.6 Dẫn xuất O-glycoside c gossypol

D n xuấ ƣợc qua phản ứng của gossypol acetate trong

dichloromethane/acetone (5:1) với 2,3,4,6- tetra-O-acetyl-α–D-glucopyranosyl

bromide có mặt của KOH và chất chuyển pha tetrabutylammonium bromide trong

ều kiện siêu âm cho 57 hiệu suất 48% và GS2 hiệu suất 36% Nghiên cứu về tác

dụ ộc tế bào của chúng cho thấy gossypol diglycoside tetraacetate 58 có tác

dụ ộc tế bào thấp nhất so vớ p Hơ ữa, 58 thể

hiện khả ă ố ƣ ạ ƣ ạt tính kháng ký sinh trypanosomal

[96] Sơ ồ 1.11)

Sơ đồ 1.11 Tổng hợp dẫn xuất O-glycoside gossypol tetraacetate

1.2.2.7 Dẫn xuất Schiff base

Trong số các d n xuất của gossypol, d n xuất Schiff base và hydrazone chiếm nhiều nhất Yang và cộng sự ã ổng hợp một loạt các Schiff base của

p ạt tính kháng virus HIV-1 H5N1 Sơ ồ 1.12)

Sơ đồ 1.12 Tổng hợp dẫn xuất Schiff base

Trong nghiên cứu này, việc thay thế các nhóm aldehyde của gossypol bằng các các amino acid không chỉ làm giả ộc tính tế b ă ạt tính kháng HIV-1 và H5N1 Một số hợp chất cho thấy hoạt tính kháng HIV-1 và H5N1 mạnh

ơ ới các d n xuấ p T ó ợp chấ ể hiện các hoạt tính kháng H5N1 mạ ơ 1-adamantylamine Sự vắng mặt của nhóm -COONa trong các d n xuấ p ã ất hoạt tính kháng HIV-1, cho thấy rằng nhóm này có thể ó ột vai trò quan trọng trong việ ều hòa hoạt tính kháng virus [97]

Lu và cộng sự [98] ã ều chế các Schiff base của gossypol với các amino acid không có nguồn gốc tự ạt tính tính kháng u với một số dòng tế b : ƣ ến tiền lệt (DU-145 ƣ MCF-7 ƣ ột kết (HCT-116) Kết quả cho thấy một số Schiff base chứa mạch kỵ ƣớc thể hiện hoạt tính mạnh với một số dòng tế bào ở IC50 từ 2-4 µM Các nghiên cứu mô hình phân

tử óp p ần giải thích thêm về kiểu liên kết của các d n xuất với protein Bcl-2 (Bảng 1.2)

Bảng 1.2 Hoạt tính in vitro của các Schiff base

Gầ L ộng sự [99] ã ến hành tổng hợp loạt các Schiff base của

p ạt tính kháng chủng virus gây hại ở khoai tây Các d n xuất base S ff ều ở dạng tautomer enamin thông qua phân tích phổ 1H và 13C-NMR Kết quả thử nghiệm cho thấy hầu hết các Schiff base của gossypol thể hiện hoạt tính kháng chủ ã ử ở mứ b ến rất mạnh so sánh với chuẩn Vibavirin