Nguyên cứu tổng hợp dẫn xuất ester của 10dihydroartemisinin từ artemisinin

ĐẶT VẤN ĐỀ 1 1. Giới thiệu 1 2. Điểm mới của đề tài 2 3. Mục tiêu của đề tài 2 4. Nội dung nghiên cứu 3 5. Dự kiến kết quả thực hiện 4 6. Thời gian thực hiện: Từ 92011 đến 92012 4 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 5 1. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 5 2. Các tài liệu mới nhất liên quan đế chủ đề của nghiên cứu 7 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 9 1. Vật liệu nghiên cứu 9 2. Phương pháp thực hiện 9 3. Phương pháp xử lý số liệu 10 TÀI LIỆU THAM KHẢO 11 ĐẶT VẤN ĐỀ  Giới thiệu Sốt rét là một căn bệnh truyền nhiễm làm chết hàng triệu người mỗi năm. Bệnh chủ yếu tập trung ở một số nước kém phát triển, nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới và cận nhiệt đới. Việt Nam là một trong những nước có tình hình sốt rét rất nghiêm trọng. Điều nguy hiểm là ký sinh trùng sốt rét Plasmodium falciparum đã kháng với các loại thuốc đặc trị như: quinine, chloroquine, pyrimethamine. Ngày nay, artemisinin được xem là một loại thuốc hữu hiệu trong điều trị bệnh sốt rét. Artemisinin được phân lập từ cây Thanh hao hoa vàng (Artemisia annua L.), họ Asteriaceae. Khác với các thuốc chống sốt rét hiện đang dùng có cấu trúc dị vòng chứa nitrogen, artemisinin là một sesquiterpene lactone có cầu nối endoperoxide. Cầu nối này rất quan trọng đối với tác dụng chống sốt rét của thuốc. Artemisinin có tác dụng mạnh diệt thể phân liệt, nhưng thực tế không có tác dụng trên thể ngoại hồng cầu, thể thoa trùng và thể giao tử. Artemisinin được dùng phối hợp với các thuốc điều tri bệnh sốt rét khác nhằm làm hạn chế sự kháng thuốc của ký sinh trùng. Tuy nhiên, artemisinin có nhược điểm là kém tan trong nước và trong dầu nên rất khó sử dụng. Một số dẫn xuất của artemisinin như: dihydroartemisinin, artesunate, artemether, artemotil, artelinic acid cũng có hiệu quả cao trong công cuộc đấu tranh chống lại căn bệnh truyền nhiễm này. Các dẫn xuất này có độ hòa tan tốt hơn artemisinin nhưng lại gây ra một số tác dụng không mong muốn như: buồn nôn, đau bụng, tiêu chảy, nhức đầu, chóng mặt, hoa mắt,… Để khắc phục khả năng hòa tan của artemisinin, các nhà khoa học đã bán tổng hợp ra hàng trăm dẫn xuất ester và ether khác nhau của artemisinin. Do vậy, chúng tôi tiến hành nghiên cứu tổng hợp một số dẫn xuất ester mới của 10dihydroartemisinin có thể hòa tan trong môi trường nước thuận tiện hơn cho việc sử dụng và ngăn chặn hiện tượng kháng thuốc của ký sinh trùng sốt rét.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN

 NGUYỄN BÍCH THÚY

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP DẪN XUẤT ESTER CỦA 10-DIHYDROARTEMISININ

TỪ ARTEMISININ

Chuyên ngành: HÓA HỮU CƠ

Mã ngành: 604427

CẦN THƠ – 2011

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN

 NGUYỄN BÍCH THÚY

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP DẪN XUẤT ESTER CỦA 10-DIHYDROARTEMISININ

TỪ ARTEMISININ

Chuyên ngành: HÓA HỮU CƠ

Mã ngành: 604427

ĐỀ CƯƠNG LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC

Học viên thực hiện Duyệt của Hội đồng Duyệt của GVHD

Nguyễn Bích Thúy Ts Đặng Chí Hiền

CẦN THƠ – 2011

MỤC LỤC

 Chuyên ngành: HÓA HỮU CƠ 1

Hướng dẫn khoa học: Ts ĐẶNG CHÍ HIỀN 1

Chuyên ngành: HÓA HỮU CƠ 2

ĐẶT VẤN ĐỀ 4

Giới thiệu 4

Điểm mới của đề tài 5

Mục tiêu của đề tài 6

Nội dung nghiên cứu 6

Dự kiến kết quả thực hiện 7

Thời gian thực hiện: Từ 9/2011 đến 9/2012 7

TỔNG QUAN TÀI LIỆU 8

Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 8

Các tài liệu mới nhất liên quan đến chủ đề của nghiên cứu 10

VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 12

Vật liệu nghiên cứu 12

Phương pháp thực hiện 12

Phương pháp xử lý số liệu 13

TÀI LIỆU THAM KHẢO 14

ĐẶT VẤN ĐỀ

 Giới thiệu

Sốt rét là một căn bệnh truyền nhiễm làm chết hàng triệu người mỗi năm Bệnh chủ yếu tập trung ở một số nước kém phát triển, nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới và cận nhiệt đới Việt Nam là một trong những nước có tình hình sốt rét

rất nghiêm trọng Điều nguy hiểm là ký sinh trùng sốt rét Plasmodium falciparum

đã kháng với các loại thuốc đặc trị như: quinine, chloroquine, pyrimethamine Ngày nay, artemisinin được xem là một loại thuốc hữu hiệu trong điều trị bệnh sốt

rét Artemisinin được phân lập từ cây Thanh hao hoa vàng (Artemisia annua L.), họ

Asteriaceae Khác với các thuốc chống sốt rét hiện đang dùng có cấu trúc dị vòng

chứa nitrogen, artemisinin là một sesquiterpene lactone có cầu nối endoperoxide Cầu nối này rất quan trọng đối với tác dụng chống sốt rét của thuốc Artemisinin có tác dụng mạnh diệt thể phân liệt, nhưng thực tế không có tác dụng trên thể ngoại hồng cầu, thể thoa trùng và thể giao tử Artemisinin được dùng phối hợp với các thuốc điều tri bệnh sốt rét khác nhằm làm hạn chế sự kháng thuốc của ký sinh trùng Tuy nhiên, artemisinin có nhược điểm là kém tan trong nước và trong dầu nên rất khó sử dụng

Một số dẫn xuất của artemisinin như: dihydroartemisinin, artesunate, artemether, artemotil, artelinic acid cũng có hiệu quả cao trong công cuộc đấu tranh chống lại căn bệnh truyền nhiễm này Các dẫn xuất này có độ hòa tan tốt hơn artemisinin nhưng lại gây ra một số tác dụng không mong muốn như: buồn nôn, đau bụng, tiêu chảy, nhức đầu, chóng mặt, hoa mắt,…

Để khắc phục khả năng hòa tan của artemisinin, các nhà khoa học đã bán tổng hợp ra hàng trăm dẫn xuất ester và ether khác nhau của artemisinin Do vậy, chúng tôi tiến hành nghiên cứu tổng hợp một số dẫn xuất ester mới của 10-dihydroartemisinin có thể hòa tan trong môi trường nước thuận tiện hơn cho việc

sử dụng và ngăn chặn hiện tượng kháng thuốc của ký sinh trùng sốt rét

Ở Việt Nam, có rất nhiều công trình nghiên cứu tổng hợp các dẫn xuất của

artemisinin như: “Nghiên cứu tổng hợp một số dẫn xuất của artemisinin có hoạt

tính kháng ký sinh trùng sốt rét cao, có khả năng tan tốt trong nước và trong dầu”

của Trương Thị Thanh Nga hay “Tổng hợp các 10-deoxoartemisinin mới có khả

năng tan trong nước” của Trần Khắc Vũ và Trương Bích Ngân, Đây là cơ sở

khoa học để chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu tổng hợp dẫn xuất

ester của 10-dihydroartemisinin từ artemisinin”.

Điểm mới của đề tài

Lần đầu tiên tổng hợp dẫn xuất ester của 10-dihydroartemisinin từ artemisinin Sơ đồ tổng hợp sử dụng các phương pháp và kỹ thuật mới trong tổng hợp hữu cơ như vi sóng, siêu âm nhằm nâng cao hiệu suất và rút ngắn thời gian phản ứng

Mục tiêu của đề tài

Nghiên cứu tổng hợp dẫn xuất ester của 10-dihydroartemisinin từ artemisinin sử dụng nguồn nguyên liệu ban đầu là artemisinin được sản xuất trong nước

Nội dung nghiên cứu

Dihydroartemisinin được điều chế bằng phản ứng hoàn nguyên artemisinin với tác chất là NaBH4/MeOH trong điều kiện siêu âm

O O

H3C

OH

H CH3

H H

CH3

O O

O O

H3C

O

H CH3

H H

CH3

O

Ultrasonic

Sơ đồ 1 Tổng hợp dihydroartemisinin từ artemisinin

Dihydroartemisinin đã được chuẩn bị từ artemisinin Acid chlorides đã được

chuẩn bị từ các carboxylic acids tương ứng bằng cách nung nóng với thionyl

chloride ở 50-60ºC khoảng 2-3h và phản ứng với dihydroartemisinin trong sự hiện

diện của triethylamine trong dichloromethane khan ở 0ºC khoảng 2h để cung cấp các dẫn xuất ester với năng suất 49-58%

2/Et3N

CH2Cl2,0 0 C,2h

O O

O

O O H

H

O

Sơ đồ 2 Tổng hợp dẫn xuất từ dihydroartemisinin với biphenyl–4–carboxylic acid

COOH SOCl2

50-60 0 C,2-3h COCl

2/Et3N

CH2Cl2,0 0 C,2h

O O

O

O O H

H

O

Sơ đồ 3 Tổng hợp dẫn xuất từ dihydroartemisinin với 9–fluorene carboxylic

acid

Đặc điểm của sơ đồ

− Nguyên liệu đầu là biphenyl–4–carboxylic acid và 9–fluorene carboxylic

acid được mua từ ĐỨC.

− Sơ đồ tổng hợp đơn giản và hoàn toàn mới

− Ứng dụng kỹ thuật siêu âm và vi sóng trong sơ đồ tổng hợp

Dự kiến kết quả thực hiện

Dẫn xuất ester của 10-dihydroartemisinin từ artemisinin được tạo thành có tiềm năng điều trị bệnh sốt rét, lại tan tốt hơn trong nước

Thời gian thực hiện: Từ 9/2011 đến 9/2012

TỔNG QUAN TÀI LIỆU

 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước

− Công trình nghiên cứu của Bhakuni et al (2007), đã cung cấp dữ liệu về

phương pháp để thực hiện chỉ một phản ứng có thể tạo artelinic acid từ artemisinin bằng sodium borohydride, chlorotrimethylsilane, methyl p-(hydroxymethyl) benzoate với alcoholic

O O

O O

O

Artemisinin

Reduction 0-50C

O O

O O

OH

DHA Alkylation

O O

O O

OCH2 COOCH3

THREE

MAL Hydrolysis

O O

O O

OCH2 COOH

4-5 days 43-53 %

ONE POT PROCESS

12-18 hrs, 91-98%

Artelinic acid

POT PROCESS

(RT)

Sơ đồ 4 Tổng hợp artelinic acid từ artemisinin

− Công trình nghiên cứu của Ai J Lin et al (1988), đã cung cấp dữ liệu và

phương pháp để thực hiện phản ứng tạo ra các dẫn xuất của 10-dihydroartemisinin

O O

CH3

O O

OH

H3C

H H H

H CH3

H BF3

O O

CH3

O O

H3C

H H

H CH3 H

H

ROH

O

O

CH3

O

O

H3C

H H

H CH3 H

H

O O

CH3

O O

H3C

H H

H CH3 H H

OR

ROH/BF3

1.KOH 2.HOAc

O O

CH3

O O

H3C

H H

H CH3 H H

OR

a: R=(R)-CH2 CH(CH 3 )COOMe

b: R=(S)-CH2 CH(CH 3 )COOMe

c: R=(S)-CH(CH3 )CH2COOMe

d: R=(R)-CH(CH3 )CH2COOMe

e R=CH2

-a: R=(R)-CH2 CH(CH 3 )COOH

b: R=(S)-CH2 CH(CH 3 )COOH

c: R=(S)-CH(CH3 )CH2COOH

d: R=(R)-CH(CH3 )CH2COOH

Art-OH + HO(CH2)nR

BF3.Et2O RT

Art-O(CH2)nR + Art-OR'

a:n=1,R=COOCH2CH3

b:n=2,R=COOCH3 c:n=3,R=COOCH3 d:n=1,R=C6 H 4 COOCH3

a.R ' =CH3 b.R ' =CH 2 CH3

2.5%KOH/MeOH

Art-O(CH 2 ) n R

a:n=1,R=COOK b:n=2,R=COOK c:n=3,R=COOK d:n=1,R=C6 H 4 COOK

CH3COOH Art-O(CH 2 ) n R

a:n=1,R=COOH b:n=2,R=COOH c:n=3,R=COOH d:n=1,R=C6 H 4 COOH

Art=

O O

CH3

O O

H3C

H CH3 H

Sơ đồ 5 Tổng hợp các dẫn xuất của 10-dihydroartemisinin

− Công trình nghiên cứu của Thái Nguyễn Hùng Thu, Trần Bích Vân và Phan Đình Châu (1999), đã cung cấp dữ liệu và phương pháp để thực hiện phản

ứng ester hóa tạo ra các dẫn xuất của 10-dihydroartemisinin từ artemisinin

O

O

O

O

O

O O

O O

OH

Ar= COOC2H5

COOCH3

O O

O O

OCH2Ar xt

KOH Ar= COOC2 H5

COOCH3 O

O

O O

OCH2Ar Ar= COOH

COOH NaBH4

Sơ đồ 6 Bán tổng hợp acid artelinic và acid metaartelinic từ artemisinin

Các tài liệu mới nhất liên quan đến chủ đề của nghiên cứu

- Công trình nghiên cứu của Dejan M Opsenica và Bogdan A Solaja (2009), đã cung cấp dữ liệu và phương pháp để thực hiện phản ứng tạo ra các dẫn xuất ester của 10-dihydroartemisinin từ artemisinin

O

O

O

O

H

O

H

H

NaBH4

O O

O O H

H

H

OH

ROH

BF3/Et2O

O O

O O H

H

H

O R

SD90=6.20mg/kg SD 90 =3.65mg/kg

R=CH3,SD90=1.02mg/kg R=CH3CH2,SD90=1.95mg/kg

O

O

O

O

H

H

H

O

O

O R

ClCO2R/Py

RCOCl/B or (RCO)2O/B B=Py,DMAP,Et3N

O O

O O H

H

H

O O R

R=CH 3 ,SD 90 =0.78mg/kg

R=CH3CH2,SD90=0.63mg/kg

R=CH3,SD90=1.20mg/kg R=CH 3 CH 2 ,SD 90 =0.66mg/kg

Sơ đồ 7 Tổng hợp các dẫn xuất ester của 10-dihydroartemisinin từ

artemisinin

- Nguyễn Thị Đức Hạnh (2009), Nghiên cứu chế tạo, tinh sạch glucosamine

hydrochloride và một số dẫn xuất từ vỏ tôm, Luận văn Thạc sĩ Hóa học,

Trường

Đại học Cần Thơ

- Võ Tấn Minh (2010), Nghiên cứu tổng hợp dẫn xuất D -glucosamine với thuốc kháng viêm ketoprofen từ glucosamine hydrochloride, Luận văn Thạc sĩ

Hóa học, Trường Đại học Cần Thơ

- K L Martin, M S Alphey and M A J Ferguson1, The synthesis of

UDP-N-acetylglucosamine is essential for bloodstream form trypansoma brucei in vitro and in vivo and UDP-N-acetylglucosamine starvation reveals

a hierarchy in parasite protein glycosylation, JBC Papers in Press Published,

2008, pp 1-32.

VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

 Vật liệu nghiên cứu

Artemisinin được mua từ Công ty DK Pharma, Hà Nội

Biphenyl–4–carboxylic acid và 9–fluorene carboxylic acid mua từ ĐỨC

Phương pháp thực hiện

2.1 Tổng hợp dihydroartemisinin

Hỗn hợp của artemisinin trong MeOH được làm lạnh xuống 0-5ºC rồi thêm NaBH4 trong khoảng 5 phút và siêu âm trong 30 phút Hỗn hợp sau phản ứng được điều chỉnh về pH=5 bằng dung dịch acetic acid:MeOH = 1:1 (v/v) Cô đuổi bớt MeOH dưới áp suất kém Chiết hỗn hợp phản ứng bằng EtOAc, làm khan dịch chiết rồi cô đuổi dung môi thu được dihydroartemisinin

2.2 Tổng hợp biphenyl–4–carboxylate dihydroartemisinin

Dung dịch dihydroartemisinin (0.50g, 1.75 mmol) và biphenyl-4-carbonyl chloride (1.14g, 3 equiv, 5.25 mmol) được hòa tan trong dichloromethane khan (30ml) và thêm triethylamine (0.73 ml, 3 equiv, 5.29 mmol) được nhỏ giọt xuống bình phản ứng ở 0ºC Hỗn hợp được khuấy ở 0ºC khoảng 2h Sau khi phản ứng kết thúc ta tiến hành rửa với NaHCO3 bão hòa (25ml) và chiết với dichloromethane (3x25mL) Lớp hữu cơ được rửa với dung dịch HCl 10% (2x20mL), sau đó với nước, tiếp tục làm khan bằng Na2SO4 khan và cô đặc dưới áp suất thấp Các sản phẩm thô trên sắc ký cột trên silica gel sử dụng ethyl acetate/hexane (1:25) như chất tách cho sản phẩm thu được tinh khiết (465 mg, 57%) như là một chất rắn màu trắng

2.3 Tổng hợp với 9–fluorene carboxylate dihydroartemisinin

Dung dịch dihydroartemisinin (0.50g, 1.75 mmol) và 9–fluorene carbonyl chloride (1.14g, 3 equiv, 5.25 mmol) được hòa tan trong dichloromethane khan

(30ml) và thêm triethylamine (0.73 ml, 3 equiv, 5.29 mmol) được nhỏ giọt xuống bình phản ứng ở 0ºC Hỗn hợp được khuấy ở 0ºC khoảng 2h Sau khi phản ứng kết thúc ta tiến hành rửa với NaHCO3 bão hòa (25ml) và chiết với dichloromethane (3x25mL) Lớp hữu cơ được rửa với dung dịch HCl 10% (2x20mL), sau đó với nước, tiếp tục làm khan bằng Na2SO4 khan và cô đặc dưới áp suất thấp Các sản phẩm thô trên sắc ký cột trên silica gel sử dụng ethyl acetate/hexane (1:25) như chất tách cho sản phẩm thu được tinh khiết (465 mg, 57%) như là một chất rắn màu trắng

Phương pháp xử lý số liệu

Số liệu được xử lý bằng phần mềm thống kê Statgraphics

TÀI LIỆU THAM KHẢO

 (1) Chandan Singh et al (2008), Orally active esters of dihydroartemisinin:

Synthesis and antimalarial activity against multidrug-resistant Plasmodium yoelii in mice, Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters 18, pp 1436–1441.

(2) Bhakuni et al (2007), Process for one pot conversion of artemisinin into

artelinic acid, U.S Cl, pp 354-549

(3) Ai J Lin et al (1988), Antimalarial Activity of New Water-Soluble

Dihydroartemisinin Derivatives Stereospecificity of the Ether Side Chain,

Division of Experimental Therapeutics, Walter Reed Army Institute of Research, Washington, pp 1249-1252

(4) Ai Jeng Lin et al (1986), Antimalarial Activity of New Water-Soluble

Dihydroartemisinin Derivatives Division of Experimental Therapeutics,

Walter Reed Army Institute of Research, Washington, D.C pp 2147-2150

(5) Thái Nguyễn Hùng Thu, Trần Bích Vân, Phan Đình Châu (1999), Nghiên

cứu bán tổng hợp và các yếu tố ảnh hưởng lên quá trình điều chế acid artelinic và acid metaartelinic, Tạp chí dược học, (6), tr.12-14.