BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN THỊ NGA NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP MỘT SỐ CHALCONE CÓ HOẠT TÍNH LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT HOÁ HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC : PGS.TS VŨ ĐÌNH HOÀNG TS LƢU VĂN CHÍNH HÀ NỘI – NĂM 2013 LỜI CAM ĐOAN Luận văn Thạc sỹ khoa học chuyên ngành Kỹ thuật hoá học với đề tài “ Nghiên cứu tổng hợp số chalcone có hoạt tính” hoàn thành hướng dẫn khoa học PGS TS Vũ Đình Hoàng - Bộ môn hoá dược hoá chất bảo vệ thực vật - Viện Kỹ thuật hoá học - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội TS Lưu Văn Chính – Phòng Tổng hợp hữu - Viện Hoá học hợp chất thiên nhiên Viện Hàn lâm khoa học công nghệ Việt Nam Tôi xin cam đoan số liệu, kết luận nghiên cứu trình bày luận văn trung thực không chép nội dung từ luận văn thạc sỹ hay tiễn sỹ khác Học viên Nguyễn Thị Nga LỜI CẢM ƠN Luận văn hoàn thành Bộ môn Hoá dược & Hoá chất bảo vệ thực vật - Viện Kỹ thuật Hoá học - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Phòng Tổng hợp hữu - Viện Hoá học hợp chất thiên nhiên - Viện Hàn lâm Khoa học & Công nghệ Việt Nam Với kính trọng lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành gửi lời cảm ơn tới: PGS TS Vũ Đình Hoàng, Bộ môn Hoá dược Hoá chất BVTV, Viện Kỹ thuật Hoá học, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội; TS Lưu Văn Chính, Phòng Tổng hơp hữu cơ, Viện Hoá học hợp chất thiên nhiên - Viện Hàn lâm Khoa học & Công nghệ Việt Nam Thày giao đề tài, tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho em suốt trình học tập, thực nghiệm hoàn thiện luận văn Em xin chân thành cảm ơn thầy, cô Bộ môn Hóa dược Hoá chất BVTV - Viện Kỹ thuật Hóa học - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, tập thể cán phòng Tổng hợp hữu - Viện Hóa học hợp chất thiên nhiên tập thể lãnh đạo Viện Hóa học hợp chất thiên nhiên giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho em suốt trình học tập làm thực nghiệm Em xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè động viên giúp đỡ em trình học tập hoàn thiện luận văn Luận văn thực với tài trợ kinh phí từ đề tài nghiên cứu Quỹ phát triển khoa học công nghệ quốc gia (NAFOSTED), mã số đề tài 104.01.67.09 Hà Nội, ngày tháng 11 năm 2013 Tác giả luận văn Nguyễn Thị Nga MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG VÀ SƠ ĐỒ TRONG LUẬN VĂN MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 KHÁI QUÁT VỀ CHALCONE 1.1.1 Giới thiệu chalcone 1.1.2 Tính chất hoá học 1.1.3 Các phương pháp tổng hợp .5 1.1.4 Hoạt tính sinh học 11 1.2 KHÁI QUÁT VỀ CÁC HỢP CHẤT CHALCONE CÓ CHỨA NITƠ 12 1.2.1 Phương pháp tổng hợp 12 1.2.2 Một số ví dụ tổng hợp chalcone chứa nitơ có hoạt tính 13 CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM .18 2.1 CÁC PHƢƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM .18 2.1.1 Các phương pháp thực nghiệm .18 2.1.2 Các phương pháp sử dụng tổng hợp tinh chế sản phẩm 18 2.1.3 Các phương pháp nghiên cứu cấu trúc sản phẩm 18 2.1.4 Thử hoạt tính gây độc tế bào 19 2.2 TỔNG HỢP CÁC CHALCONE CHỨA NHÓM ACETAMIDE 19 2.2.1 Tổng hợp 5’-chloromethyl-2’-hydroxyacetophenone 19 2.2.2 Tổng hợp 5’-cyanomethyl-2’-hydroxyacetophenone 19 2.2.3 Tổng hợp 3’-acetyl-4’-hydroxyphenylacetamide 20 2.2.4 Tổng hợp chalcone chứa nhóm acetamide .20 2.3 TỔNG HỢP CÁC CHALCONE CHỨA URACIL 22 2.3.1 Tổng hợp 5’-chloromethyl-2’-hydroxyacetophenone 22 2.3.2 Tổng hợp 2’-hydroxy-5’-uracilylmethylacetophenone 22 2.3.3 Tổng hợp chalcone chứa uracil 22 2.4 THỬ HOẠT TÍNH GÂY ĐỘC TẾ BÀO 24 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 25 3.1 Kết tổng hợp chalcone chứa nhóm acetamide 25 3.1.1 Kết tổng hợp 5’-chloromethyl-2’-hydroxyacetophenone 25 3.1.2 Kết tổng hợp 5’-cyanomethyl-2’-hydroxyacetophenone .26 3.1.3 Kết tổng hợp 3’-acetyl-4’-hydroxyphenylacetamide .27 3.1.4 Kết tổng hợp chalcone chứa nhóm acetamide 29 3.2 Kết tổng hợp chalcone chứa uracil 34 3.2.1 Kết tổng hợp 5’-chloromethyl-2’-hydroxyacetophenone 34 3.2.2 Kết tổng hợp 2’-hydroxy-5’-uracilylmethylacetophenone 34 3.2.3 Kết tổng hợp chalcone .35 3.3 Kết thử hoạt tính gây độc tế bào .41 3.3.1 Kết thử hoạt tính gây độc tế bào chalcone chứa nhóm acetamide 41 3.3.2 Kết thử hoạt tính gây độc tế bào chalcone chứa uracil .42 KẾT LUẬN 43 TÀI LIỆU THAM KHẢO 44 CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN .47 PHỤ LỤC 47 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT IR Phổ hồng ngoại Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (Proton Magnetic H-NMR Resonance spectroscopy) 13 C-NMR Phổ cộng hưởng từ hạt nhân cacbon 13 (Carbon 13 Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy) MS Phổ khối lượng TLC Sắc ký mỏng (Thin layer chromatography) UV Ultraviolet s singlet d doublet t triplet q Quartet dd double doublet m Multiplet δ độ dịch chuyển hóa học J số tương tác spin-spin RT Nhiệt độ phòng EtOH Ethanol EtOAc Ethylacetate HRMS Phổ khối phân giải cao DANH MỤC CÁC BẢNG VÀ SƠ ĐỒ TRONG LUẬN VĂN Trang Sơ đồ 1: Tổng hợp chalcone từ bazơ schiff Sơ đồ 2: Tổng hợp chalcone từ hợp chất kim Sơ đồ 3: Tổng hợp chalcone từ phản ứng quang hoá 10 Sơ đồ 4: Tổng hợp benzimidazole chalcone 12 Sơ đồ 5: Tổng hợp chalcone từ 8-hydroxyquinoline tạo 15 aldehyde Sơ đồ 6: Tổng hợp chalcone từ 8-hydroxyquinoline tạo 15 acetophenone Sơ đồ 7: Tổng hợp chalcone chứa chloro-quinoline 16 Sơ đồ 8: Tổng hợp chalcone chứa nhóm acetamide 21 Sơ đồ 9: Tổng hợp chalcone chứa uracil 23 Sơ đồ 10: Cơ chế phản ứng chuyển nhóm nitrile thành amide 28 Bảng 1: Giá trị IC50 hợp chất 6a-h 41 Bảng 2: Giá trị IC50 hợp chất 10a-h 41 MỞ ĐẦU Chalcone lớp chất màu tự nhiên cấu thành từ benzylideneacetophenone Lớp chất chuyển hóa thứ cấp đóng vai trò quan trọng bảo vệ thưc vật, nhờ cấu trúc đặc biệt mà hợp chất báo cáo ngăn ngừa bệnh ung thư gây tác nhân hóa học Ngoài hoạt tính sinh học đáng quý đó, hợp chất hóa học nhóm chalcone có khả chống oxi hóa, chống sốt rét, chống kí sinh trùng tiềm sử dụng chalcone thực tế lớn Vì vậy, việc nghiên cứu tổng hợp đánh giá hoạt tính sinh học chalcone thu hút nhà hóa học sinh học Do có nhiều hoạt tính sinh học tiền chất quan trọng tổng hợp flavone nhiều hợp chất khác nên chalcone nghiên cứu tổng hợp từ sớm Cùng với phát triển hóa học hữu cơ, nhiều phương pháp tổng hợp chalcone nghiên cứu đưa Với mục đích tăng thêm hiểu biết hợp chất chalcone, thực luận văn với đề tài “ Nghiên cứu tổng hợp số chalcone có hoạt tính” Trên giới, chalcone có chứa nitơ quan tâm nghiên cứu nhiều phương pháp tổng hợp thử nghiệm hoạt tính chúng chalcone có chứa nhóm –NH2, chalcone chứa nhóm –NO2, chalcone thuộc dẫn xuất quinoline, quinolone, piperazine, piperidine… với hoạt tính kháng nấm, kháng khuẩn, chống sốt rét Tuy nhiên chưa có nhiều nghiên cứu hoạt tính gây độc tế bào dòng chalcone thực nghiệm chứng minh hợp chất hoá học chứa nitơ dị vòng cho thấy hoạt tính chống ung thư, chúng chống lại nhiều dòng tế bào ung thư [22] Gần đây, dẫn xuất 2’-hydroxychalcone quan tâm hoạt tính chống ung thư chúng, chúng chống lại dòng tế bào ung thư gan Hep-G2 với giá trị IC50 nằm khoảng từ 21 – 197 µM, nhóm hydroxyl vị trí C2’ có đóng góp quan trọng cho hoạt tính [10] Ở nước, nghiên cứu chalcone nhiều hạn chế số lượng đa dạng hoạt tính sinh học, đặc biệt hoạt tính gây độc tế bào Chính luận văn mình, bước đầu tổng hợp số chalcone có chứa nitơ chalcone có chứa nhóm acetamide, chalcone có chứa uracil nghiên cứu hoạt tính gây độc tế bào chúng làm tiền đề cho nghiên cứu hoàn chỉnh dòng chalcone Nội dung luận văn bao gồm phần chính: - Chương 1: Tổng quan - Chương 2: Thực nghiệm - Chương 3: Kết thảo luận CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 KHÁI QUÁT VỀ CHALCONE 1.1.1 Giới thiệu chalcone Chalcone gồm xeton thơm enone hình thành lõi trung tâm cho loạt hợp chất sinh học quan trọng, gọi chung chalcone chalconoids Chalcone tên gọi lớp chất màu xuất tự nhiên cấu thành từ benzylideneacetophenone Thuật ngữ chalcone lần đưa Kostanecki [12], người tiên phong việc tổng hợp hợp chất màu tự nhiên Chalcone tiền chất flavonoid, chúng xem chất đầu cho tổng hợp lớp chất màu khác xuất phân bố rộng rãi tự nhiên, flavone Các chalcone có công thức tổng quát sau : R, R’ nhóm khác Về mặt danh pháp, chalcone đọc tên theo thành viên gốc benzylideneacetophenone Các nhóm vòng benzene chalcone đánh số theo thứ tự dẫn đọc tên theo danh pháp quốc tế Một số tên thay chalcone: phenylstyryl ketone, benzylacetophenone, β-phenylacylphenone, γ-oxo-α-γ-diphenyl-α-propylene αphenyl-β-benzoylethylene PHỤ LỤC 22: Phổ 1H-NMR 13C-NMR 2'-hydroxy-3-methoxy-5'uracilylmethylchalcone (10a) PHỤ LỤC 23: Phổ IR HRMS 2'-hydroxy-4-methyl-5'uracilylmethylchalcone (10b) PHỤ LỤC 24: Phổ 1H-NMR 13C-NMR 2'-hydroxy-4-methyl-5'uracilylmethylchalcone (10b) PHỤ LỤC 25: Phổ IR HRMS 2'-hydroxy-4-isopropyl-5'uracilylmethylchalcone (10c) PHỤ LỤC 26: Phổ 1H-NMR 13C-NMR 2'-hydroxy-4-isopropyl-5'uracilylmethylchalcone (10c) PHỤ LỤC 27: Phổ IR HRMS 2'-hydroxy-3,4,5-trimethoxy-5'uracilylmethylchalcone (10d) PHỤ LỤC 28: Phổ 1H-NMR 13C-NMR 2'-hydroxy-3,4,5-trimethoxy-5'uracilylmethylchalcone (10d) PHỤ LỤC 29: Phổ IR HRMS 2'-hydroxy-3-hydroxy-5'uracilylmethylchalcone (10e) PHỤ LỤC 30: Phổ 1H-NMR 13C-NMR 2'-hydroxy-3-hydroxy-5'uracilylmethylchalcone (10e) PHỤ LỤC 31: Phổ IR HRMS 2'-hydroxy-4-hydroxy-5'uracilylmethylchalcone (10g) PHỤ LỤC 32: Phổ 1H-NMR 13C-NMR 2'-hydroxy-4-hydroxy-5'uracilylmethylchalcone (10g) PHỤ LỤC 33: Phổ IR HRMS 2'-hydroxy-4-hydroxy-3methoxy-5'uracilylmethylchalcone (10h) PHỤ LỤC 34: Phổ 1H-NMR 13C-NMR 2'-hydroxy-4-hydroxy3methoxy-5'-uracilylmethylchalcone (10h)