BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - - NGUYỄN TIẾN DŨNG NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP BẤT ĐỐI XỨNG CÁC DẪN XUẤT ARTEMISININ TRÊN HỆ XÚC TÁC PHỨC KIM LOẠI CHUYỂN TIẾP Chuyên ngành: Hóa hữu Mã số: 62.44.01.14 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC Hà Nội - 2017 Công trình hoàn thành Viện Hóa học- Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt nam  Người hướng dẫn khoa học: GS.TS Nguyễn Văn Tuyến TS Nguyễn Quang Trung Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Luận án bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án tiến sĩ, Học viện Khoa học Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Số 18 - Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội Vào hồi … ngày tháng năm 201 Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Học viện Khoa học Công nghệ - Thư viện Quốc gia Việt Nam A GIỚI THIỆU LUẬN ÁN Tính cấp thiếp, ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài luận án Artemisinin dẫn xuất có hoạt tính cao chống lại ký sinh trùng sốt rét dòng tế bào ung thư khác như: ung thư máu, ung thư ruột kết số loại ung thư khác Ưu điểm artemisinin dẫn xuất là: hoạt tính gây độc tế bào ung thư cao, độc tính thấp với tế bào thường Tuy nhiên nhóm thuốc ngày bị kháng thuốc Để tìm thuốc mới, nhà khoa học tổng hợp dẫn xuất artemisinin chứa nhóm amino ancol bất đối tách đồng phân quang học, điều lý thú khi dẫn xuất có nhóm amino ancol với cấu hình tuyệt đối R có hoạt tính kháng sốt rét cao với cấu hình S Tuy nhiên, việc tách cặp đồng phân đối quang đồng phân dia khó khăn Vì để tổng hợp hợp chất chứa nhóm amino ancol bất đối, theo đường tổng hợp hợp chất epoxy bất đối mở vòng epoxy bất đối xứng sử dụng xúc tác khác Ngoài ra, hướng nghiên cứu hợp chất lai thu hút nhiều quan tâm nhà nghiên cứu, nghiên cứu gần cho thấy hợp chất lai hóa làm tăng hoạt tính số trường hợp tránh kháng thuốc so với thuốc thành phần Nhằm tìm kiếm hợp chất có hoạt tính kháng sốt rét kháng ung thư cao, chọn đề tài: “Nghiên cứu tổng hợp bất đối xứng dẫn xuất artemisinin hệ xúc tác phức kim loại chuyển tiếp” Nhiệm vụ luận án 2.1 Tổng hợp xúc tác quang hoạt salen với Mn(III), Ni(II), Co(II), Cu(II) Để tổng hợp xúc tác quang hoạt salen, đề tài tiến hành tổng hợp dẫn xuất salycylandehit, sau ngưng tụ với diamin để tạo ligand khác Các ligand tạo thành tạo phức với kim loại thu sản phẩm phức salen 2.2 Nghiên cứu phản ứng epoxy hóa bất đối xứng dẫn xuất ankenartemisinin với số xúc tác tổng hợp Nghiên cứu phản ứng epoxy hóa bất đối xứng anken-artemisinin (10) 2.3 Nghiên cứu mở vòng epoxy-artemisinin bất đối xứng với xúc tác tổng hợp Nghiên cứu mở vòng epoxy hóa bất đối xứng với hai epoxy – artemisinin với 14 xúc tác amin khác 2.4 Tổng hợp bất đối dẫn xuất artemisinin sử dụng xúc tác Cu(I) Đề tài tiến hành tổng hợp dẫn xuất lai: atesunat-AZT với cầu nối este-triazol; atesunat-AZT với cầu nối amit-triazol; artemisinin-triazol 2.5 Đánh giá hoạt tính chống ung thư dẫn xuất tổng hợp Hoạt tính sinh học thăm dò theo phương pháp Mossman hai dòng tế bào ung thư KB, Hep-G2 Những đóng góp luận lán Ứng dụng xúc tác phức quang hoạt salen với muối kim loại Cu(II), Co(II), Ni(II), Mn(III) phản ứng mở vòng epoxy dẫn xuất artemisinin 11 26 với tác nhân mở vòng amin dị vòng khác nhau, thu chất với độ chọn lọc lập thể cao Hai xúc tác CoL3 CoL4 sử dụng với tác nhân mở vòng metylpiperidin hợp chất 11 cho độ chọn lọc lập thể “de” lên tới 100% Xúc tác CuL3 sử dụng tác nhân mở vòng metylpiperazin hợp chất 26 cho độ chọn lọc lập thể “de” lên tới 40% Đã sử dụng liệu phổ 1H-NMR khung artemisinin để xác định độ chọn lọc lập thể cấu hình tuyệt đối dạng đồng phân chiếm ưu sản phẩm phản ứng nêu Đã tổng hợp thành công 14 hợp chất chất lai dihydroartemininin với 1H-1,2,3-triazol với thuốc chống virut HIV Zidovudin (AZT) qua cầu nối triazole Bố cục luận án Luận án có 148 trang bao gồm: Mở đầu: trang Chương 1: Tổng quan 27 trang Chương 2: Thực nghiệm 55 trang Chương 3: Kết thảo luận 62 trang Kết luận: Trang Phần tài liệu tham khảo có 130 tài liệu lĩnh vực liên quan luận án, cập nhật đến năm 2016 Phần phụ lục gồm 78 trang gồm loại phổ chất tổng hợp Phương pháp nghiên cứu Các chất tổng hợp theo phương pháp tổng hợp hữu đại biết, có cải tiến vận dụng thích hợp vào trường hợp cụ thể Sản phẩm phản ứng làm phương pháp sắc kí cột kết tinh lại Hoạt tính xúc tác thử nghiệm hai anken-artemisinin, độ chọn lọc lập thể cấu hình tuyệt đối xác định phương pháp 1H-NMR Cấu trúc sản phẩm xác định phương pháp phổ đại như: IR, MS, 1H-NMR, 13C-NMR Hoạt tính sinh học thăm dò theo phương pháp Mossman hai dòng tế bào ung thư KB, Hep-G2 B NỘI DUNG CỦA LUẬN ÁN Chương TỔNG QUAN Phần tổng quan luận án trình bày nội dung sau: - Các dẫn xuất artemisinin - Phản ứng epoxy hóa bất đối xứng xúc tác - Phản ứng mở vòng epoxy hóa bất đối xứng xúc tác Chương THỰC NGHIỆM Thực nghiệm gồm 55 trang, trình bày chi tiết phương pháp nghiên cứu, quy trình tổng hợp, tinh chế, tính chất vật lý sản phẩm nhận như: điểm chảy, hình thái, màu sắc, hiệu suất phản ứng liệu chi tiết phổ IR, MS, 1H-NMR, 13C-NMR Đi từ phenol tiến hành tổng hợp dẫn xuất salicylandehit, salicylandehit ngưng tụ với hexandiamin thu ligand, từ ligand tổng hợp cho tạo phức với kim loại nhận xúc tác salen Các xúc tác tổng hợp được, sử dụng cho nghiên cứu phản ứng epoxy hóa bất đối xứng phản ứng mở vòng epoxy hóa bất đối xứng hai anken-artemisinin 11 26 Tiến hành tổng hợp 14 hợp chất lai artemisinin – triazol Xác định hoạt tính gây độc tế bào số dẫn xuất artemisinin Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Kết tổng hợp dẫn xuất salicylandehit Sơ đồ 3.1 Sơ đồ tổng hợp salicylandehit 110a, 110c 110d Trên phổ 1H-NMR hợp chất 2-hydroxy-1-naphthaldehit (110a) xuất đầy đủ tín hiệu cộng hưởng proton: 13,16 (1H, s, OH); 10,83 (1H, s, CH=O); 8,36 (1H, d, J=8,5 Hz, H-Aren); 7,99 (1H, d, J=9,0 Hz, HAren); 7,81 (1H, dd, J = 8,0 Hz, J=0,5Hz, H-Aren); 7,62 (1H, m, H-Aren); 7,44 (1H, m, H-Aren); 7,15 (1H, d, J= 9,5 Hz, H-Aren) Các hợp chất 110c 110d chứng minh phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H-NMR 3.2 Tổng hợp ligand salen Sơ đồ 3.2 Sơ đồ tổng hợp ligand salen 111a, 111b, 111c 111d Cấu trúc hợp 111a chất chứng minh phương pháp phổ IR, 1H-NMR MS H-NMR (CDCl3, 500 MHz) δ ppm: 14,65 (2H, s, OH); 8,76 (2H, s, CH=N); 7,72 (2H, d, J=8,5 Hz, 2H-Aren); 7,53 (2H, d, J=9 Hz, 2H-Aren); 7,46 (2H, d, J=8 Hz, 2H-Aren); 7,30 (2H, t, J=2,5 Hz, 2H-Aren); 7,13 (2H, t, J= 2,5 Hz, 2H-Aren); 6,84 (2H, d, J=9 Hz, 2H-Aren); 3,44 (2H, d, J=9 Hz, 2H-cyclohexan); 2,22 (2H, d, J= 14 Hz, 2H-cyclohexan); 1,96 (2H, m, 2Hcyclohexan); 1,79 (2H, m, 2H-cyclohexan); 1,53 (2H, m, 2H-cyclohexan) IR (KBr): 3670 (O-H); 2988 (C-H); 1622 (C=N); 1250 (C-N); 1066 (C-O); 753 (C-H) ESI-LC/MS calc for: C28H26N2O2: 423,2 [M+H]+, Found: 423,1 Cấu trúc hợp chất 111b, 111c 111d chứng minh phương pháp phổ IR, 1H-NMR MS 3.3 Tổng hợp phức chất salen với kim loại Cu(II), Co(II), Ni(II), Mn(III) Sơ đồ 3.3 Sơ đồ tổng hợp phức chất salen Hợp chất 113a đặc trưng phương pháp phổ IR, UV-Vis, MS DTA/TG IR (KBr, cm–1): 2926 (C–H); 1630 (C=N); 1448 (C–N); 1324 (C–O); 1020 (C–N); 753 (C–H), 446 (Cu–O); 420 (Cu–N) ESI-LC/MS: calc for: C20H20CuN2O2: 384,1 [M+H]+, Found: 384,0 DTA/TG: 200-260ºC, trọng lượng giảm 5% 320-420ºC trọng lượng giảm khoảng 53% Nhiệt độ phân hủy khoảng 320ºC Cấu trúc phức khác chứng minh phương pháp phổ IR, MS UV-Vis Ngoài ra, số phức đặc trưng phương pháp 1H-NMR DTA/TG 3.4 Xác định dạng đồng phân α, β; độ chọn lọc lập thể cấu hình tuyệt đối sản phẩm phản ứng epoxy hóa phản ứng mở vòng epoxy hóa Để xác định độ chọn lọc lập thể phản ứng, luận án sử dụng tỷ lệ tín hiệu H12 bị tách làm đôi độ chuyển dịch δH ≈ 5,4 ppm (dẫn xuất hợp chất 10) δH ≈ 5,3 ppm (dẫn xuất hợp chất 15) hỗn hợp đồng phân lập thể không đối quang Trong tín hiệu H12 chuyển trường thấp ứng với cấu hình tuyệt đối R nhóm CH-OH, trường cao ứng với cấu hình tuyệt đối S nhóm CH-OH Đối với dẫn xuất ete-artemisinin tín hiệu proton H10 xuất dạng duplet độ chuyển dịch δH 4,80 ppm, số tương tác spinspin H10 H9 khoảng J=9.9 Hz hợp chất có dạng α ứng với transdiaxial, số tương tác với H9 khoảng J=3,3 Hz hợp chất có dạng β ứng với cis-equatorial-axial; dẫn xuất C10-cacba tín hiệu proton H10 xuất dạng multi độ chuyển dịch 3,42 - 3,49 ppm dạng α; 4,04 - 4,30 ppm dạng β 3.5 Kết tổng hợp hợp chất epoxy mở vòng epoxy không sử dụng xúc tác 3.5.1 Kết tổng hợp hợp chất 3-(10β-dihydroartemisinoxy)propen (10) H NMR (500 MHz, CDCl3) δH ppm: 5,89 (1H, m, OCH2-CH=); 5,41 (1H, s, H12); 5,27 (1H, m, OCH2CH=CH2); 5,14 (1H, m, OCH2CH=CH2); 4,84 (1H, d, J=3,5Hz, H10); 4,32 (1H, m, OCH2CH=CH2); 4,00 (1H, m, OCH2CH=CH2); 2,65 (1H, m, H9); 2,37 (1H, m); 2,03 (1H, m); 1,89-1,85 (1H, m); 1,83-1,82 (1H, m); 1,81-1,77 (1H, m); 1,66-1,62 (2H, m); 1,521,45 (2H, m); 1,44 (3H, s, CH3-C3); 1,37-1,30 (1H, m); 1,28-1,20 (1H, m); 0,95 (3H, d, J=10,5 Hz, CH3-C13); 0,94 (3H, d, J=10,5 Hz, CH3-C14) 3.5.2 Kết tổng hợp 3-(10β-Dihydroartemisinoxy)-1,2-oxopropan (11) không sử dụng xúc tác H-NMR (500 MHz, CDCl3) δH ppm: 5,45 (1H, s, H12); 4,86 (1H, d, J=3,5Hz, H10); 3,76 (1H, m, H3’a); 3,19 (1H, m, H3’b); 2,81 (1H, m, H2’a); 2,69-2,64 (2H, m, H1’ab) 2,38 (1H, m, H-C9); 2,05 (1H, m); 2,03 (1H, m); 1,93-1,88 (1H, m); 1,83-1,78 (2H, m); 1,69-1,65 (1H, m); 1,45 (3H, s, CH3-C3); 1,40-1,30 (3H, m); 1,29-1,22 (3H, m); 0,98-0,95 (6H, m, CH3-C13 CH3-C14) 3.5.3 Kết tổng hợp hợp chất 116e không sử dụng xúc tác H NMR (500 MHz, CDCl3) δH ppm: 5,45 (1H, s, H12); 4,81 (1H, d, J=3,5Hz, H10); 3,94 (1H, m); 3,88-3,77 (2H, m); 3,74 (4H, m, morpholin); 3,71-3,65 (1H, m); 3,42-3,38 (1H, m); 2,69-2,62 (4H, m, morpholin); 2,452,40 (2H, m); 2,40-2,33 (1H, m); 2,05-2,01 (2H, m); 1,78-1,74 (2H, m); 1,65-1,61 (2H, m); 1,52-1,44 (3H, m); 1,42 (3H, s, CH3-C15); 0,96-0,91 (6H, m, CH3-C13 CH3-C14) 3.5.4 Kết tổng hợp 10β-allyldeoxoartemisinin (15) H NMR (500 MHz, CDCl3) δH ppm: 5,92 (1H, m, CH2-CH=CH2); 5,32 (1H, s, H12); 5,14-5,04 (2H, m, CH2-CH=CH2); 4,30 (1H, m, H10); 2,66 (1H, m, H9); 2,42-2,29 (2H, m); 2,24-2,18 (1H, m); 2,05-2,00 (1H, m); 1,931,88 (1H, m); 1,83-1,78 (1H, m); 1,69-1,60 (3H, m); 1,41 (3H, s, CH3-C3); 1,39-1,22 (4H, m); 0,96 (3H, d, J=6,0 Hz, CH3-C13); 0,88 (3H, d, J=7,5 Hz, CH3-C14) 3.5.5 Kết tổng hợp hợp chất 117b không sử dụng xúc tác 3.7.3 Nghiên cứu ảnh hưởng tỷ lệ amin : epoxit Bảng 3.7 Ảnh hưởng tỷ lệ amin:epoxy đến hiệu suất độ chọn lọc lập thể STT Tỷ lệ (amin:epoxit) 1,0:1,0 1,5:1,0 2,0:1,0 Hiệu suất 80 85 88 Độ chọn lọc Tỷ lệ (R:S) lập thể (%) 42,2 28,9:71,1 30,8 34,6:65,4 23,2 38,4:61,6 3.7.4 Nghiên cứu ảnh hưởng dung môi đến hiệu suất độ chọn lọc lập thể phản ứng Bảng 3.7 Ảnh hưởng dung môi đến hiệu suất độ chọn lọc lập thể STT Dung môi tert-butanol sec-butanol iso-propanol Etanol Hiệu suất 60 68 70 80 11 Độ chọn lọc lập thể (%) 15,2 26,8 28,0 42,2 Tỷ lệ (R:S) 42,4 :57,6 36,6:63,4 36,0:64,0 28,9:71,1 3.7.5 Nghiên cứu ảnh hưởng kim loại ligand đến hiệu suất độ chọn lọc lập thể phản ứng Bảng 3.7 Ảnh hưởng xúc tác phức kim loại với ligand L1 đến hiệu suất độ chọn lọc lập thể ST T Hiệu Độ chọn lọc Tỷ lệ suất lập thể (%) (R:S) 39,4:60,6 CuL1 61 21,2 36,7:63,3 CoL1 70 26,5 41,2:58,9 NiL1 66 17,7 43,9:56,1 [MnL1]Cl 59 12,2 Xúc tác Cấu trúc xúc tác Bảng 3.7 Ảnh hưởng xúc tác phức kim loại với ligand L2 đến hiệu suất độ chọn lọc lập thể ST Hiệu Độ chọn lọc Xúc tác T suất lập thể (%) CuL2 60 27,0 CoL2 80 42,2 NiL2 66 15,2 [MnL2]Cl 67 33,4 12 Tỷ lệ (R:S) 36,5:63,5 28,9:71,1 42,4:57,6 33,3:66,7 Cấu trúc xúc tác Bảng 3.7 Ảnh hưởng xúc tác phức kim loại với ligand L3 đến hiệu suất độ chọn lọc lập thể ST T Xúc tác Hiệu Độ chọn lọc suất lập thể (%) Tỷ lệ (R:S) CuL3 67 32,0 34,0:66,0 CoL3 82 40,4 29,8:70,2 NiL3 70 27,4 36,3:63,7 Cấu trúc xúc tác Bảng 3.7 Ảnh hưởng xúc tác phức kim loại với ligand L4 đến hiệu suất độ chọn lọc lập thể ST T Xúc tác CuL4 CoL4 NiL4 Jacobsen [MnL4]Cl Hiệu suất (%) 68 85 75 Độ chọn lọc lập thể (%) 22,4 48,8 36,8 Tỷ lệ (R:S) 38,8:61,2 25,6:74,4 31,6:68,4 70 21,6 39,2:60,8 Cấu trúc xúc tác Từ kết nhận thấy rằng, ảnh hưởng kim loại rõ rệt; phức ligand với kim loại, phức kim loại Co cho hiệu suất độ chọn lọc lập thể cao đáng kể phức kim loại Cu, Ni, Mn Trong đó, phức kim loại mangan biết có hiệu cao phản ứng epoxy hóa lại cho hiệu không tốt phản ứng mở vòng epoxy hóa, điều hoàn toàn phù hợp với nghiên cứu tác giả công bố trước Ngoài ra, cấu hình tuyệt đối sản phẩm S, khác biệt kim loại Sau đánh giá ảnh hưởng kim loại, đề tài tiếp tục tiến hành đánh giá ảnh hưởng cấu trúc ligand phức Co đến độ chọn lọc sản phẩm kết đưa bảng sau: 13 Bảng 3.7 Ảnh hưởng cấu trúc ligand đến hiệu suất độ chọn lọc lập thể phản ứng STT Xúc tác Hiệu suất CoL1 CoL2 CoL3 CoL4 70 80 82 85 Độ chọn lọc lập thể Tỷ lệ (R:S) (%) 26,5 36,7:63,3 42,2 28,9:71,1 40,4 29,8:70,2 48,8 25,6:74,4 Từ kết cho thấy rằng, phức chất kim loại Co với ligand khác nhau, ligand có mạch liên hợp dài có độ chọn lọc thấp, ligand có mạch liên hợp ngăn có nhóm đẩy điện tử lằm tăng độ chọn lọc sản phẩm Nguyên nhân mạch liên hợp dài làm giải tỏa electron π electron p từ làm giảm mật độ điện tử nguyên tử oxy dẫn đến liên kết oxy – kim loại ổn định hơn; ligand có mạch liên hợp ngắn nhóm đẩy điện tử phân tử làm giảm mật độ điện tử nguyên tử oxy từ làm cho liên kết oxy – kim loại ổn định Ngoài ra, phức có nhóm tert-butyl nhóm tertbutyl cho kết độ chọn lọc lập thể khác không nhiều, điều cho thấy tính bất đối sản phẩm định cấu hình tuyệt đối diamin 3.7.6 Nghiên cứu ảnh hưởng amin đến hiệu suất độ chọn lọc lập thể phản ứng 14 Bảng 3.7 10 Bảng ảnh hưởng amin đến hiệu suất độ chọn lọc lập thể Amin Metylpiperazin Metylpiperidin Piperidin pyrolidin Morpholin Metylpiperidin (CoL3) Hiệu suất (%) 87 91 88 60 85 89 Độ chọn lọc lập thể (%) 41,4 100 36,9 19,0 48,8 100 Tỷ lệ (R:S) 29,3:70,7 0:100 31,4:68,3 59,5:40,5 25,6:74,4 0:100 Từ kết cho thấy, hiệu suất độ chọn lọc lập thể thu amin bậc hai dị vòng cạnh thấp so với dị vòng cạnh; cấu hình sản phẩm ưu tiên sản phẩm mở vòng dị vòng cạnh ngược với sản phẩm mở vòng dị vòng cạnh Trong amin dị vòng sáu cạnh, vòng có chứa nhóm đẩy điện tử làm tăng hiệu suất độ chọn lọc phản ứng, ngược lại vòng có chứa nguyên tử có độ âm điện cao (hút điện tử) làm giảm hiệu suất độ chọn lọc phản ứng Điều do, dị vòng có chứa nhóm đẩy điện tử làm tăng mật độ điện tử nguyên tử nitơ nên làm tăng tính nucleophil tác nhân, phản ứng xảy dễ dàng với hiệu suất, độ chọn lọc cao Một điều lý thú là, sau nghiên cứu ảnh hưởng amin đến độ chọn lọc lập thể phản ứng với xúc tác CoL4 đề tài sử dụng amin cho kết tốt metylpiperidin để kiểm tra lại hoạt tính xúc tác có cấu trúc tương tự CoL3 kết thu độ chọn lọc lập thể lên đến 100%, điều cấu trúc nhóm C3’ C3’’ hai phức giống nhau, ảnh hưởng nhóm C5’ C5’’ không đáng kể Từ khảo sát luận án nhận thấy rằng: xúc tác amin cho kết tốt phản ứng mở vòng hợp chất 11 là: CoL4, CoL3 metylpiperidin 15 3.8 Nghiên cứu phản ứng mở vòng epoxy hóa bất đối xứng xúc tác hợp chất (26) 3.8.1 Nghiên cứu ảnh hưởng amin đến hiệu suất độ chọn lọc lập thể phản ứng sử dụng xúc tác CoL4 Bảng 3.8 Ảnh hưởng amin đến hiệu suất độ chọn lọc lập thể mở vòng epoxit 26 STT Amin Metylpiperidin Methylpiperazin Piperidin Hiệu suất (%) 80 82 83 Độ chọn lọc lập thể (%) 16,2 28,0 27,8 Tỷ lệ (R:S) 58,1:49,9 64,0:36,0 63,9:36,1 Từ kết khảo sát cho thấy, kết thu hoàn toàn trái ngược với phản ứng mở vòng epoxit 11 Metylpiperidin amin cho hiệu tốt phản ứng mở vòng epoxit 11, epoxit 26 lại cho hiệu thấp nhất, methylpiperazin piperidin cho kết tốt Điều do: hợp chất 26 vòng epoxit gần khung artemisinin cồng kềnh hợp chất 11, gây hiệu ứng không gian đến trung tâm phản ứng Ngoài ra, hợp chất 26 có vòng epoxit không gần nguyên tử có độ âm điện cao vòng epoxit hợp chất 11, làm cho thay đổi cấu trúc điện tử nguyên tử cacbon vòng epoxit làm thay đổi khả phản ứng với amin 16 3.8.2 Nghiên cứu ảnh hưởng xúc tác đến hiệu suất độ chọn lọc lập thể phản ứng Bảng 3.8 Ảnh hưởng xúc tác phức kim loại với ligand L1 đến hiệu suất độ chọn lọc lập thể mở vòng epoxi 26 S T T Xúc tác CuL1 CoL1 NiL1 [MnL1]Cl Hiệu suất (%) 85 78 70 69 Độ chọn lọc lập thể (%) 30,6 26,6 23,8 22,6 Tỷ lệ (R:S) Cấu trúc xúc tác 34,7:65,3 63,3:36,7 38,2:61,8 38,7:61,3 Bảng 3.8 Ảnh hưởng xúc tác phức kim loại với ligand L2 đến hiệu suất độ chọn lọc lập thể mở vòng epoxi 26 STT Xúc tác CuL2 CoL2 NiL2 [MnL2]Cl Hiệu Độ chọn lọc Tỷ lệ suất (%) lập thể (%) (R:S) 37,6:62,4 77 24,8 58,1:41,9 80 16,2 32,9:67,1 73 34,2 76 27,0 36,5:63,5 17 Cấu trúc xúc tác Bảng 3.8 Ảnh hưởng xúc tác phức kim loại với ligand L3 đến hiệu suất độ chọn lọc lập thể mở vòng epoxi 26 ST T Xúc tác Hiệu suất (%) Độ chọn lọc lập thể (%) Tỷ lệ (R:S) CuL3 85 33,2 33,4:66,6 CoL3 81 16,4 58,2:41,8 NiL3 62 17,4 41,3:58,7 Cấu trúc xúc tác Bảng 3.8 Ảnh hưởng xúc tác phức kim loại với ligand L4 đến hiệu suất độ chọn lọc lập thể mở vòng epoxi 26 ST Xúc T tác Hiệu suất (%) Độ chọn lọc lập thể (%) Tỷ lệ (R:S) Cấu trúc xúc tác CuL4 79 27,2 36,4:63,6 CoL4 83 16,2 58,1:41,9 NiL4 71 21,8 39,1:60,9 Từ kết khảo sát, cho thấy rằng: phức Co-salen có hoạt tính cao phản ứng mở vòng epoxit 11 nhiên epoxit 26 hoạt tính lại thấp Ngược lại, phức Cu-salen Ni-salen hoạt tính tốt epoxit 11 lại có hoạt tính cao epoxit 26; Một điều lý thú là, sử dụng xúc tác Co-salen thu sản phẩm có cấu hình tuyệt đối ngược cấu hình với sử dụng xúc tác Cu-salen, Ni-salen Mn-salen phản ứng mở vòng epoxit 26 Ngoài ra, từ khảo sát rằng: phức Cu-salen cho kết tốt lặp lại phản ứng mở vòng epoxy hóa bất đối xứng hợp chất 26 Vì đề tài tiếp tục sử dụng xúc tác CuL3 (xúc tác có hiệu tốt nhất) để thực nghiên cứu 18 3.8.3 Nghiên cứu ảnh hưởng amin đến hiệu suất độ chọn lọc lập thể phản ứng sử dụng xúc tác CuL3 Bảng 3.8 Ảnh hưởng amin đến hiệu suất độ chọn lọc lập thể mở vòng 26 xúc tác CuL3 STT Amin Metylpiperidin Metylpiperazin Piperidin Độ chọn lọc lập thể (%) 33,2 40,0 31,4 Hiệu suất (%) 85 84 81 Tỷ lệ (R:S) 33,4:66,6 30,0:70,0 34,3:65,7 Từ bảng số liệu cho thấy rằng, mở vòng hợp chất 26 sử dụng xúc tác CuL3 với amin khác nhau, amin có nhóm đẩy điện tử cho độ chọn lọc lập thể thấp amin (metylpiperazin) có nhóm hút điện tử (nguyên tử nitơ) Điều trái ngược hoàn toàn so với mở vòng hợp chất 11 Và kết tốt thu với de = 40% sử dụng amin metylpiperazin xúc tác CuL3 3.9 Kết tổng hợp bất đối dẫn xuất artemisinin sử dụng xúc tác Cu(I) 3.9.1 Kết tổng hợp hợp chất kiểu artesunat – AZT thông qua cầu nối este-triazol 19 Sơ đồ 3.9 Sơ đồ tổng hợp dẫn xuất artemisinin 120a-e Cấu trúc hợp chất 120a xác định phương pháp phổ IR, 1H-NMR 13C-NMR H NMR (CDCl3, 500 MHz) δ 9,74 (1H, s, NH); 7,87 (1H, s, H-triazol); 7,58 (1H, s, H-thymidin); 6,28 (1H, t, J = 6,5, H-1’); 5,70 (1H, d, J = 10, H10); 5,47-5,42 (2H, m, H-4’+H-12); 5,21 (2H, s, COO-CH2-triazol); 4,39 (1H, t, J = 3,0 Hz, H-3’); 3,97 (1H, d, J = 11,5, H-5’a); 3,79 (1H, d, J = 12,0, H-5’b); 3,00-2,92 (1H, m, H-2’a); 2,89-2,82 (1H, m, H-2’b); 2,72-2,66 (2H, m, OOCCH2CH2); 2,65-2,60(2H, m, CH2CH2COO); 2,54-2,45 (1H, m, CHDHA); 2,32 (1H, td, J = 4,0, CH-DHA); 1,98-1,96 (1H, m); 1,86 (3H, s, CH3-thymidin); 1,85-1,82 (1H, m); 1,77-1,65 (2H, m); 1,77-1,64 (2H, m, CH-DHA); 1,62-1,54 (1H, m); 1,47-1,40 (1H, m); 1,38-1,37 (1H, m); 1,36 (3H, s, CH3-DHA); 1,35-1,26 (2H, m); 1,24-1,20 (1H, m); 0,92 (3H, d, J= 6,0Hz, CH3-DHA); 0,81 (3H, d, J=7,0 Hz , CH3-DHA) C NMR (CDCl3, 125 MHz) δ 172,0 (C=O ester); 171,2 (C=O ester); 164,1 (C=O thymidin); 150,5 (C=O thymidin); 137,5 (C=C triazol); 124,1 (C thymidin); 111,0 (C triazol); 104,5 (C thymidin); 92,4 (C-3); 91,4 (C10); 87,6 (C-12); 85,1 (C-1’); 80,1 (C-12a); 61,3 (C-3’); 60,4 (C-4’); 59,2 (C-5’); 57,8 (CH2-triazol); 51,5 (C-5a); 45,1 (C-8a); 37,2 (OOC-CH2); 36,1 (CH2-COO); 34,0 (C-2’); 31,7 (C-6); 29,0 (C-4); 28,7 (C-7); 25,8 (C-9); 24,5 (C-8); 21,9 (CH3-C3); 21,0 (C-5); 20,1 (CH3-C6); 12,4 (CH3-C9); 12,0 (CH3-thymidin) 13 IR (KBr) cm-1: 3321; 2928; 2870; 1733; 1706; 1668; 1467; 1362; 1277; 1220; 1148; 1091; 1030; 1018; 877; 841 Tương tự hợp chất 120b, 120c, 120d, 120e xác định nhờ phương pháp phổ IR, 1H-NMR 13C-NMR Như luận án tổng hợp dẫn xuất kiểu artesunat – AZT thông qua cầu nối estetriazol với gốc R- khác 20 3.8.2 Kết tổng hợp hợp chất kiểu artesunat – AZT thông qua cầu nối amit – triazol Sơ đồ 3.9 Sơ đồ tổng hợp hợp chất kiểu artesunat – AZT thông qua cầu nối amit – triazol Cấu trúc hợp chất 122d đặc trưng phương pháp phổ IR, 1H-NMR 13C-NMR H NMR (CDCl3, 500 MHz) δ 9,58 (1H, s NH-thymidin); 8,06 (1H, s, NH-amin); 7,83 (1H, s, H-triazol); 7,58 (1H, s, H-thymidin); 6,90-6,80 (2H, H-12 + H-10); 6,29 (1H, t, J=6,5, H-1’); 5,42 (1H, m, H-4’); 4,48 (2H, CH2triazole); 4,39 (1H, m, H-3’); 3,70 (1H, d, J=10,5, H-5’a); 3,80 (1H, d, J=11,0, H-5’b); 2,97-2,92 (1H, m, H-2’a); 2,90-2,84 (1H, m, H-2’b); 2,542,44 (1H, m, CH-DHA); 2,45-2,33 (4H, m, OOC-CH2 CH2COO); 2,332,20 (3H, m, CH-DHA); 2,20-2,15 (2H, m, CH-DHA); 2,11 (3H, s, CH3thymidin); 1,89 (3H, s, CH3-DHA); 1,80-1,65 (4H, m, CH-DHA); 1,60-1,47 (4H, m, CH-DHA); 1,06 (3H, d, J=6,0, CH3-DHA); 1,03 (3H, d, J=7,0, CH3DHA); 1,00 (3H, d, J=6,0, CH3-R) C NMR (CDCl3, 125 MHz) δ 172,0 (C=O ester); 171,1 (C=O amit); 167,7 (C=O thymidin); 150,5 (C=O thymidin); 145,2 (C triazol); 137,0 (C thymidin); 122,6 (C triazol); 111,1 (C thymidin); 91,4 (C-3); 85,1 (C-10); 60,4 (C-12); 59,3 (C-1’); 56,9 (C-12a); 51,6 (C-3’); 42,5 (C-4’); 41,2 (C5’); 40,5 (CH2-triazol); 38,7 (C-5a); 37,7 (C-8a); 36,6 (OOC-CH2); 34,8 (CH2-CONH); 34,6 (C-2’); 31,0 (C-6); 30,3 (C-4); 29,8 (C-7); 27,9 (CHCH3); 22,7 (C-9); 22,9 (C-8); 21,0 (CH3-C3); 20,5 (C-5); 20,0 (CH3-C6); 14,1 (CH3-CH); 12,4 (CH3-C9); 11,5 (CH3-thymidin) 13 21 IR (KBr) cm-1: 3333; 2930; 1697; 1544; 1457; 1376; 1271; 1097; 1054; 767 Tương tự, để khẳng định cấu trúc hợp chất 122a, 122b 122c Các phương pháp phổ IR, 1H-NMR 13C-NMR sử dụng Như vậy, luận án tổng hợp dẫn xuất kiểu artesunat – AZT thông qua cầu nối amit-triazol với gốc R- khác 3.8.3 Kết tổng hợp hợp chất artemisinin – triazol Sơ đồ 3.9 Tổng hợp hợp chất artemisinin – triazol Cấu trúc hợp chất 124b khẳng định dựa vào phổ IR, 1HNMR 13C-NMR H NMR (CDCl3, 500 MHz) δ 7,75 (1H, s, H-triazol); 5,42 (1H, d, J = 10, H-12); 5,20 (2H, s, triazol-CH2-OAc); 4,80 (1H, d, J = 3, H-10); 4,554,50 (1H, m, H-3’a); 4,38-4,31 (1H, m, H-3’b); 4,25-4,19 (1H, m, H-2’); 3,93-3,70 (1H, m, H-1’a); 3,63-3,41 (1H, m, H-1’b); 2,69-2,67 (1H, m, CHDHA); 2,36 (1H, td, J = 14,0, 3,5, CH-DHA); 2,07 (3H, s, OAc); 2,05-2,01 (1H, m, CH-DHA); 1,91-1,85 (1H, m, CH-DHA); 1,81-1,72 (1H, m, CHDHA); 1,70-1,62 (3H, m, CH-DHA); 1,51-1,44 (2H, m, CH-DHA); 1,42 (3H, s, CH3-DHA); 1,37-1,32 (1H, m, CH-DHA); 1,28-1,22 (1H, m, CHDHA); 0,96-0,91 (6H, m, 2CH3-DHA) C NMR (CDCl3, 125 MHz) δ 170,9 (C=O); 142,8 (=C-N triazol); 125,1 (CH-triazol); 104,3 (C-3); 102,7 (C-10); 88,0 (C-12); 80,9 (C-12a); 69,9 (C-1’); 69,7 (C-2’); 69,6 (C-3’); 56,0 (triazole-CH2-OAc); 52,4 (C-5a); 44,2 (C-8a); 37,4 (C-6); 36,3 (C-7); 36,3 (C-9); 34,5 (C-4); 30,8 (C-8); 26,0 (C-5); 24,6 (Me-C6); 20,9 (Me-COO); 20,3 (Me-C3); 13,0 (Me-C9) 13 22 IR (KBr) cm-1: 3419; 2924; 2875; 1740; 1447; 1368; 1225; 1103; 1023; 1012; 980; 875 ESI-LC/MS calc for: C23H35N3O8: 482,2 [M+H]+, Found: 482,0 Tương tự, cấu hợp chất 124a, 124c, 124d 124e chứng minh phương pháp IR, 1H-NMR, 13C-NMR, MS sử dụng Như vậy, luận án tổng hợp dẫn xuất artemisinin – triazol với gốc R- khác 3.8.4 Kết thử hoạt tính Bảng 3.9 Kết hoạt tính gây độc tế bào hợp chất 120a-e, 122a-d 124a-e STT Chất 120a 120b 120c 120d 120e 122a 122b 122c IC50 IC50 Chất (µM) (µM) STT KB HepG2 16.5 44.3 122d 23.7 71.4 10 124a 21.7 49.9 11 124b 49.4 58.5 12 124c 72.3 32.7 13 124d 59.1 47.6 14 124e > 135 > 135 15 Elipticine > 142 > 142 16 IC50 (µM) KB > 178 227.5 162.9 110.3 92.5 12.5 0.81 IC50 (µM) HepG2 > 178 > 227 > 213 > 245 202.2 32.9 0.93 Kết cho thấy 14 hợp chất lai tổng hợp cho hoạt tính gây độc tế bào dòng ung thư KB Hep-G2 không mong muốn Tuy nhiên điều lý thú dẫn xuất có cầu nối este – triazol (120a-e) có hoạt tính cao dẫn xuất có cầu nối amit – triazol (122a-d) 23 KẾT LUẬN Luận án thực hai phương án khác nhằm tổng hợp dẫn xuất artemisinin Phương án thứ nhằm đạt tới tính chọn lọc lập thể nhờ việc sử dụng xúc tác phức quang hoạt salen cho phản ứng mở vòng hợp chất epoxy-artemisin Phương án thứ hai nhằm tổng hợp chất lai artemisin với cầu nối triazol việc sử dụng xúc tác Cu(I) Trong phương án thứ nhất, từ dẫn xuất phenol thiết kế tổng hợp thành công ligand salen, từ tổng hợp 14 xúc tác phức quang hoạt salen với muối kim loại Cu(II), Co(II), Ni(II), Mn(III) Cấu trúc chúng chứng minh phổ IR, UV-Vis, 1HNMR, 13C-NMR MS Các xúc tác lần đầu nghiên cứu ứng dụng phản ứng epoxy hóa phản ứng mở vòng epoxy hai dẫn xuất artemisinin với tác nhân mở vòng amin dị vòng khác Kết tổng hợp hợp chất với độ chọn lọc lập thể cao Hai xúc tác 114b 115b sử dụng với tác nhân mở vòng metylpiperidin hợp chất 11 cho độ chọn lọc lập thể “de” lên tới 100% Xúc tác CuL3 sử dụng tác nhân mở vòng metylpiperazin hợp chất 26 cho độ chọn lọc lập thể “de” lên tới 40% Độ chọn lọc lập thể cấu hình tuyệt đối dạng đồng phân chiếm ưu phản ứng xác định sở liệu phổ 1H-NMR Trong phương án thứ hai, thiết kế tổng hợp thành công 14 hợp chất lai artemininin với 1H-1,2,3-triazol với thuốc chống virut HIV Zidovudin (AZT) qua cầu nối triazole Cấu trúc chúng xác định phổ IR, 1H-NMR, 13C-NMR Kết thử nghiệm gây độc tế bào dòng tế bào ung thư biểu mô (KB) ung thư gan (HEP-G2) cho thấy chúng hoạt tính 24 CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN Nguyễn Tiến Dũng, Nguyễn Văn Lực, Nguyễn Văn Tuyến, Nguyễn Quốc Tuấn, Nguyễn Quang Trung Tổng hợp, đặc trưng phức Ni(II) với N,N’-Bis(salicyliden)-(R,R)-1,2-xyclohexandiamin hoạt tính xúc tác phức Cu(II) Ni(II) phản ứng epoxy hóa styren điều kiện siêu âm Tạp chí hóa học 2014, T52 (6A), 69-72 Nguyễn Tiến Dũng, Đoàn Duy Tiên, Ngô Hạnh Thương, Nguyễn Quang Trung, Đặng Thị Tuyết Anh, Lê Nhật Thùy Giang, Nguyễn Văn Tuyến Tổng hợp đặc trưng hóa lý phức lập thể Cu(II), Co(II), Ni(II), Fe(III), Mn(III) với N,N’-Bis(2-hydroxy-1- naphthalidene)-(R,R)-1,2-cyclohexanediamine Tạp chí xúc tác hấp phụ 2016, T5 (N°2), 103-109 Nguyễn Tiến Dũng, Ngô Hạnh Thương, Nguyễn Quang Trung, Nguyễn Văn Tuyến, Đoàn Duy Tiên, Đặng Thị Tuyết Anh, Lê Nhật Thùy Giang Tổng hợp nghiên cứu đặc trưng hóa lý phức lập thể Cu(II), Co(II), Ni(II) với N,N’-bis(3-tert-butylsalicylidene)(R,R)-1,2-cyclohexanediamine N,N’-bis(3,5-di-tert- butylsalicylidene)-(R,R)-1,2-cyclohexanediamine Tạp chí phân tích hóa, lý sinh học 2016, T21 (số 4), 25-32 Doan Duy Tien, Le Nhat Thuy Giang, Dang Thi Tuyet Anh, Nguyen Tien Dung, Thanh Nguyen Ha, Nguyen Thi Thu Ha, Hoang Thi Phuong, Pham The Chinh, Phan Van Kiem, Nguyen Van Tuyen Synthesis and cytotoxic evaluation of Artemisinin-triazole Hybrids Natural product communications 2016, Vol 11 (12), 1789-1792 ... kiếm hợp chất có hoạt tính kháng sốt rét kháng ung thư cao, chọn đề tài: Nghiên cứu tổng hợp bất đối xứng dẫn xuất artemisinin hệ xúc tác phức kim loại chuyển tiếp Nhiệm vụ luận án 2.1 Tổng hợp. .. hóa bất đối xứng anken -artemisinin (10) 2.3 Nghiên cứu mở vòng epoxy -artemisinin bất đối xứng với xúc tác tổng hợp Nghiên cứu mở vòng epoxy hóa bất đối xứng với hai epoxy – artemisinin với 14 xúc. .. ligand khác Các ligand tạo thành tạo phức với kim loại thu sản phẩm phức salen 2.2 Nghiên cứu phản ứng epoxy hóa bất đối xứng dẫn xuất ankenartemisinin với số xúc tác tổng hợp Nghiên cứu phản ứng