BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI LÊ VĂN HOAN TỔNG HỢP MỘT SỐ HỢP CHẤT LAI HÓA ARTEMISININ-AMINOQUINOLIN QUA CẦU NỐI AMIN VỚI ĐỊNH HƯỚNG ĐIỀU TRỊ SỐT RÉT KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ Hà Nội – 2015 BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI LÊ VĂN HOAN TỔNG HỢP MỘT SỐ HỢP CHẤT LAI HÓA ARTEMISININ-AMINOQUINOLIN QUA CẦU NỐI AMIN VỚI ĐỊNH HƯỚNG ĐIỀU TRỊ SỐT RÉT KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ Người hướng dẫn: 1. TS. Đào Thị Kim Oanh 2. TS. Nguyễn Quốc Vượng Nơi thực hiện: Viện Hóa sinh biển Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Hà Nội - 2015 LỜI CẢM ƠN Trước khi bắt đầu viết những phần chính trong khóa luận này, tôi xin được gửi những lời cảm ơn chân thành nhất đến những người trong suốt thời gian qua đã luôn ở bên cạnh giúp đỡ tôi hoàn thành một cách tốt nhất khóa luận tốt nghiệp. Trước hết với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc nhất tôi xin bày tỏ lời cám ơn chân thành đến TS. Đào Thị Kim Oanh, ThS. Trần Thị Lan Hương - Bộ môn Hóa Dược - Trường Đại học Dược Hà Nội và TS. Nguyễn Quốc Vượng, TS. Lê Nguyễn Thành, Ths. Nguyễn Hữu Giáp - Trung tâm nghiên cứu phát triển thuốc - Viện Hóa sinh biển - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, thầy cô đã không chỉ tạo những điều kiện tốt nhất giúp tôi hoàn thành khóa luận mà đã luôn có những hướng dẫn chính xác và kịp thời những lúc tôi gặp khó khăn, luôn ở bên động viên tôi, tạo cho tôi động lực và niềm tin lớn. Tôi cũng xin bày tỏ những tình cảm thân thương đến các anh chị và các bạn làm việc và học tập tại Trung tâm phát triển thuốc - Viện hóa sinh biển - Viện hàn lâm khoa học và công nghệ Việt Nam, những người đã chia sẻ vui buồn, đồng hành cùng tôi trong suốt thời gian qua. Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, người thân và bạn bè đã quan tâm, động viên tạo động lực cho tôi đi đến ngày hôm nay. Hà Nội, ngày 15, tháng 04, năm 2015 Sinh viên Lê Văn Hoan MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC SƠ ĐỒ VÀ HÌNH VẼ ĐẶT VẤN ĐỀ 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 2 1.1. Thực trạng về bệnh sốt rét trên thế giới 2 1.2. Một số nhóm thuốc điều trị sốt rét điển hình 3 1.2.1. Quinin 3 1.2.2. Artemisinin và các dẫn chất 3 1.2.3. Nhóm 4-aminoquinolin 4 1.3. Liệu pháp điều trị phối hợp artemisinin với các thuốc sốt rét khác (ACTs) 5 1.4. Nghiên cứu trước đây về dẫn chất 11-aza-artemisinin 7 1.4.1. Chuyển đổi artemisinin thành 11-aza-artemisinin và thử tác dụng sinh học của Ziffer và cộng sự 7 1.4.2. Tổng hợp các dẫn xuất 11-aza-artemisinin sử dụng phản ứng Ugi và đánh giá tác dụng chống sốt rét 9 1.5. Nghiên cứu hiện nay về thuốc điều trị sốt rét dùng “phương pháp lai hóa” 11 1.6. Một vài nghiên cứu về phép lai hóa, kết hợp artemisinin hoặc dẫn chất artemisinin với các dẫn chất 4-aminoquinolin 11 1.6.1. Lai hóa giữa dihyroartemisinin (DHA) và aminoquinolin 11 1.6.2. Tổng hợp phân tử lai trioxaquin 12 CHƯƠNG 2: NGUYÊN LIỆU, THIẾT BỊ, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 16 2.1. Nguyên vật liệu, thiết bị 16 2.1.1. Hóa chất 16 2.1.2. Thiết bị, dụng cụ 16 2.2. Nội dung nghiên cứu 17 2.3. Phương pháp nghiên cứu 18 2.3.1. Tổng hợp hóa học 18 2.3.2. Kiểm tra độ tinh khiết 19 2.3.3. Xác định cấu trúc 19 CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 20 3.1. Thực nghiệm, kết quả 20 3.1.1. Tổng hợp hóa học 21 3.1.2. Kiểm tra độ tinh khiết 28 3.1.3. Xác định cấu trúc 29 3.2. Bàn luận 35 3.2.1. Tổng hợp hóa học 35 3.2.2. Khẳng định cấu trúc các chất tổng hợp 37 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 41 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT 13 C-NMR Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13 C ( 13 C nuclear magnetic resonance) 1 H-NMR Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1 H ( 1 H nuclear magnetic resonance) ACTs Liệu pháp kết hợp điều trị với artemisinin (Artemisinin-based combination therapies) ADN Acid deoxy ribonucleic CTCT Công thức cấu tạo DCM Dicloromethan DHA Dihyro artemisinin DIBAL diisobutylaluminium hydrid EA Ethyl acetat EtOH Ethanol FP IX Feriprotoporphyrin IX H Hiệu suất IC 50 Nồng độ ức chế hoạt độ tế bào xuống một nửa IR Phổ hồng ngoại (Infrared) MeOH Methanol MS Phổ khối lượng (Mass spectrometry) p-TsOH p-toluensulfonic R f Hệ số di chuyển , hệ số lưu STT Số thứ tự THF Tetrahydrofuran TLC Sắc ký lớp mỏng (Thin layer chromatography) t o nc Nhiệt độ nóng chảy UV Tử ngoại (Ultraviolet) DANH MỤC CÁC BẢNG STT Tên bảng Trang Bảng 1.1 Tác dụng chống sốt rét in vitro của các hợp chất 11- aza-artemisinin và desoxo aza-artemisinin so với artemisinin 8 Bảng 1.2 Hiệu suất và tác dụng chống sốt rét của các dẫn chất 11-aza-artemisinin 10 Bảng 3.1 Chỉ số lý hóa và hiệu suất tổng hợp các chất IV, Va-c 27 Bảng 3.2 Giá trị R f và t 0 nc của các chất Va-Vc 28 Bảng 3.3 Kết quả phân tích phổ hồng ngoại (IR) các chất Va-Vc 29 Bảng 3.4 Kết quả phân tích phổ khối lượng (MS) các chất Va- Vc 30 Bảng 3.5 Kết quả phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H (1H-NMR) các chất III, IV 31 Bảng 3.6 Kết quả phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H (1H-NMR) các chất Va-Vc 32 Bảng 3.7 Kết quả phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13C (13C-NMR) các chất Va-Vc 34 Bảng 3.8 Độ dịch chuyển hóa học một số proton của các chất Va-Vc 39 Bảng 3.9 Độ dịch chuyển hóa học một số cacbon của các chất Va-Vc 40 DANH MỤC SƠ ĐỒ VÀ HÌNH VẼ STT Tên sơ đồ, hình Trang Hình 1.1 Cấu trúc chung của các trioxaquin 13 Sơ đồ 1.1 Chuyển artemisinin thành 11-aza-artemisinin 7 Sơ đồ 1.2 Tổng hợp các dẫn chất 11-aza-artermisin sử dụng phản ứng Ugi 9 Sơ đồ 1.3 Tổng hợp phân tử lai DHA- aminoquinolin 12 Sơ đồ 1.4 Tổng hợp trioxaquin từ trioxan và dẫn chất 4- aminoquinolin 14 Sơ đồ 2.1 Tổng hợp các chất Va-Vc 18 Sơ đồ 3.1 Tổng hợp chất II 21 Sơ đồ 3.2 Tổng hợp chất III 22 Sơ đồ 3.3 Tổng hợp chất IV 23 Sơ đồ 3.4 Tổng hợp chất Va 24 Sơ đồ 3.5 Tổng hợp chất Vb 25 Sơ đồ 3.6 Tổng hợp chất Vc 26 1 ĐẶT VẤN ĐỀ Bệnh sốt rét hiện nay vẫn còn là một vấn đề sức khoẻ lớn trên thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng, một nửa dân số thế giới có nguy cơ mắc sốt rét, hơn 200 triệu ca mỗi năm cướp đi khoảng 627000 mạng sống [32,33]. Hiện tượng kháng thuốc thì xuất hiện ngày càng nhiều và ngày một nghiêm trọng, đặc biệt đã xuất hiện kháng artemisinin, một thuốc quan trọng chưa có thuốc thay thế. Để khắc phục những khó khăn trên thế giới đã đưa ra nhiều giải pháp bao gồm cả việc đưa ra một liệu pháp điều trị mới, liệu pháp kết hợp ACTs, và đã đạt được một số hiệu quả tương đối lớn nhưng vẫn tồn tại rất nhiều hạn chế về mặt kinh tế cũng như độ an toàn trong điều trị. Nhu cầu đặt ra cần phải tìm ra một loại thuốc mới có thể khắc phục tối đa những nhược điểm trên. Sự phát triển nghiên cứu thuốc đã cho ra đời phương pháp lai hóa, một phương pháp phát triển thuốc mới dựa trên sự kết hợp 2 phân tử thuốc vào trong 1 phân tử duy nhất mà vẫn đảm bảo phát huy tác dụng của cả 2 thuốc[12]. Nhiều nhà nghiên cứu đã dùng phương pháp này để mong muốn tìm được các loại thuốc chống sốt rét mới và đã đạt được nhiều kết quả khả quan. Trong đó một số công trình nghiên cứu đã tổng hợp các hợp chất lai hóa giữa artemisinin và một số dẫn chất aminoquinolin và chúng có tác dụng chống sốt rét rất tốt, đặc biệt còn có tác dụng trên các chủng đã kháng [15,23]. Với mong muốn đóng góp một phần làm phong phú thêm các nghiên cứu về tổng hợp các hợp chất lai hóa giữa artemisinin và các dẫn chất aminoquinolin, và định hướng cho việc tìm kiếm các loại thuốc chống sốt rét mới, đề tài: “Tổng hợp một số hợp chất lai hóa artemisinnin-aminoquinolin qua cầu nối amin với định hướng điều trị sốt rét” đã được thực hiện với mục tiêu: Tổng hợp và khẳng định cấu trúc một số dẫn chất hợp chất lai hóa artemisinnin- aminoquinolin qua cầu nối amin với định hướng điều trị sốt rét. 2 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. Thực trạng về bệnh sốt rét trên thế giới Trong hơn một thập kỷ qua, thế giới đã đạt được nhiều tiến bộ lớn trong cuộc chiến chống bệnh sốt rét. Từ năm 2000, nhờ sự tăng cường đầu tư tài chính và đẩy mạnh các biện pháp phòng chống sốt rét đã làm giảm đáng kể gánh nặng sốt rét ở nhiều nơi, cứu sống khoảng 3,3 triệu người (69%). Tỷ lệ tử vong sốt rét đã giảm 42% trên toàn cầu và 49% ở khu vực Châu Phi [32,33]. Tuy vậy bệnh sốt rét hiện nay vẫn còn là một vấn đề sức khoẻ lớn trên thế giới, một nửa dân số thế giới (khoảng 3,4 tỷ người) có nguy cơ mắc sốt rét, nhất là người dân các nước nghèo. Hàng năm, có hơn 200 triệu ca mắc sốt rét và cướp đi khoảng 627000 sự sống, đặc biệt chủ yếu là trẻ em dưới 5 tuổi vùng cận sa mạc Sahara châu Phi. Trong năm 2012, có khoảng 207 triệu ca mắc (dao động từ 135 triệu đến 287 triệu) và 627.000 ca tử vong do sốt rét (dao động từ 473000 đến 789000) [32,33]. Tại Việt Nam, theo số liệu báo cáo hàng năm của Chương trình phòng chống sốt rét Quốc gia, nhiều tỉnh vẫn có mức độ lưu hành sốt rét cao, đặc biệt chủ là khu vực Miền Trung - Tây Nguyên với hầu hết các tỉnh có các xã, huyện có đường biên giới với Lào hoặc Campuchia, đều có tỷ lệ bệnh nhân mắc sốt rét cao hơn so với các địa phương khác trong toàn quốc [32,33] Các nhóm thuốc điều trị sốt rét đang sử dụng: - Quinin - Artemisinin và các dẫn chất - Các 4-aminoquinolin - Nhóm aryl-amino-alcol: mefloquin, halofantrin, lumefantrin. - Nhóm antifolic, antifolinic: các sulfamid, sulfon, pyrimethamin, proguanil, clorproguanil. [...]... phép lai hóa, kết hợp artemisinin hoặc dẫn chất artemisinin với các dẫn chất 4 -aminoquinolin 1.6.1 Lai hóa giữa dihyroartemisinin (DHA) và aminoquinolin Marli CL và cộng sự đã tiến hành nghiên cứu lai hóa, DHA được bắt cặp với mỗi aminoquinolin thông qua cầu nối ether (sơ đồ 1.3), với mục đích kéo dài thời gian bán thải của DHA [15] Bằng cách thay cầu nối ester bằng cầu nối ether /amin thì sẽ giúp hợp chất. .. một chuỗi các dẫn chất mới của 11-aza-artemisinin được tổng hợp bằng phản ứng Ugi, đều cho thấy tác dụng chống sốt rét, và 3 chất 12, 15, và 21 cho tác dụng ức chế rất mạnh Đây thực sự là một tiềm năng rất tốt cho việc nghiên cứu ra các thuốc chống sốt rét mới 11 1.5 Nghiên cứu hiện nay về thuốc điều trị sốt rét dùng “phương pháp lai hóa Sốt rét là một căn bệnh ảnh hưởng đến gần 40% dân số toàn cầu, ... trên, chúng tôi tiến hành đề tài nghiên cứu tổng hợp các chất lai hóa giữa 11-aza-artemisinin và dẫn chất 4aminoquinolin với định hướng điều trị sốt rét 16 CHƯƠNG 2: NGUYÊN LIỆU, THIẾT BỊ, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Nguyên vật liệu, thiết bị 2.1.1 Hóa chất Các hóa chất, dung môi sử dụng trong quá trình thực nghiệm là loại dành cho tổng hợp Các hóa chất này đạt các tiêu chuẩn cơ sở, tiêu chuẩn... xác định phổ IR - Máy khối phổ LC/MS Agilent 1120 - Máy cộng hưởng từ Bruker Avance 500 MHz 1.2 Nội dung nghiên cứu - Tổng hợp hóa học Tổng hợp 3 hợp chất lai hóa giữa artemisinin và 4 -aminoquinolin qua cầu nối amin Va, Vb, Vc: (Va) (Vb) (Vc) - Kiểm tra độ tinh khiết và xác định cấu trúc 18 1.3 Phương pháp nghiên cứu 2.3.1 Tổng hợp hóa học Các chất Va-Vc được tổng hợp theo sơ đồ: Sơ đồ 2.1: Tổng hợp. .. làm chất nội chuẩn, độ dịch chuyển hóa học được báo cáo theo số liệu ppm 20 CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 3.1 Thực nghiệm, kết quả Quá trình tổng hợp 3 chất trong đề tài được tiến hành theo sơ đồ sau: - Hợp chất 11-aza-artemisinin aldehyd IV được tổng hợp từ hợp chất artemisinin I Tiếp theo, hợp chất lai hóa được tạo ra nhờ liên kết hóa trị giữa artemisinin và 4 -aminoquinolin qua cầu nối. .. trình điều trị bệnh sốt rét hiện nay [9,19,25,27] Hiện tượng kháng thuốc cũng như thất bại khi điều trị rét bằng các thuốc sốt rét hiện tại xảy ra ngày càng nhiều ở nhiều nước châu Phi đã buộc thế giới phải tìm ra một liệu pháp điều trị mới thay thế liệu pháp cũ Từ năm 2001, Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) đã đề nghị các nước đang có bệnh sốt rét phải thay đổi phác đồ cũ và áp dụng liệu pháp điều trị sốt rét. .. chất ổn định hơn, không bị thủy phân bởi men estease 12 trong cơ thể Hơn nữa hợp chất lai này sẽ giúp mang lại tác dụng kép của cả hai chất trong một Vậy bằng cách này, hợp chất lai sẽ giúp tăng tác dụng chống sốt rét và kéo dài thời gian bán thải, giúp tránh được tương tác thuốc – thuốc, cải thiện tuân thủ điều trị Sơ đồ 1.3: Tổng hợp phân tử lai DHA- aminoquinolin 1.6.2 Tổng hợp phân tử lai trioxaquin... về tổng hợp phân tử lai trioxaquin bằng cách kết hợp trioxan (một dẫn chất tương tự artemisinin có cầu nói peroxid) và 4 -aminoquinolin [23] Trong giai đoạn hồng cầu, ký sinh trùng sốt rét biến đổi hemoglobin tạo thành heme, như một chất thải của chúng, giai đoạn này chính là đích tác dụng chung của 2 chất 4 -aminoquinolin và các dẫn xuất endoperoxid (artemisinin) [6,11] 13 Meunier và cộng sự tổng hợp. .. đánh giá tác dụng chống sốt rét Lê Nguyễn Thành và cộng sự [28] đã tổng hợp các dẫn xuất 11 -azaartemisinin theo sơ đồ sau: Sơ đồ 1.2: Tổng hợp các dẫn chất 11-aza-artemisin sử dụng phản ứng Ugi Tác dụng chống sốt rét của các dẫn chất 11-aza-artemisinin đã tổng hợp được đánh giá thông qua khả năng chống lại chủng FcB1, một chủng Plasmodium falciparum kháng cloroquin mạnh Mỗi chất 10- 24 trong sơ đồ... kháng cloroquin) Tác dụng cắt cơn sốt rét nhanh hơn quinin Thường dùng dự phòng và điều trị cắt cơn sốt rét do Plasmodium vivax và Plasmodium malariae [2] 1.3 Liệu pháp điều trị phối hợp artemisinin với các thuốc sốt rét khác (ACTs) Việc sử dụng không hợp lý, lạm dụng các thuốc chống sốt rét là nguyên nhân chính gây ra những hậu quả nghiêm trọng như thất bại điều trị, phản ứng có hại và tương tác thuốc, . hướng điều trị sốt rét đã được thực hiện với mục tiêu: Tổng hợp và khẳng định cấu trúc một số dẫn chất hợp chất lai hóa artemisinnin- aminoquinolin qua cầu nối amin với định hướng điều trị sốt rét. . các dẫn chất aminoquinolin, và định hướng cho việc tìm kiếm các loại thuốc chống sốt rét mới, đề tài: Tổng hợp một số hợp chất lai hóa artemisinnin-aminoquinolin qua cầu nối amin với định hướng. LÊ VĂN HOAN TỔNG HỢP MỘT SỐ HỢP CHẤT LAI HÓA ARTEMISININ-AMINOQUINOLIN QUA CẦU NỐI AMIN VỚI ĐỊNH HƯỚNG ĐIỀU TRỊ SỐT RÉT KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ Người hướng dẫn: 1. TS. Đào