Bộ YTẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC Dược HÀ NỘI
NGUYỄN NGỌC SƠN
NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP MỘT số DÂN CHÂT
CÓ KHẢ NÃNG CÓ TÁC DỤNG KÉO DÀI CỦA
ARTEMISININ
(KHOẮ LUẬN TỐT NGHIỆP DUỢC sĩ KHOẮ 2001 - 2006)
Giáo viên hướng dẫn : Tiến sĩ NGUYỄN h ả i n a m
Thạc sĩ PHAN THỊ PHƯƠNG DUNG
Nơi thực hiện : BỘ MÔN HOÁ Dược
Thời gian thực hiện : 10/2005 - 04/2006
HÀ NỘI 05/2006.
Li cm n
ầl^e. hl eltJ^ phjộfL tộ tiớ. ớ. i ln. ớiờớ tớn ớ õ ii iớt t l i em n
ehAn tớt n h n kỏ ớ tM ầợS^. OlutL 'Tụcii OớxtL^ ầợhji. ^ k a rt Q'hi ^k ti .
<T)ung,f thy. e& ó tỏ$L tin h hng, d tt L t% n t i iớ UớtL thuỏn. Li
ehs^ lụ i qu tvỡnA Ike. hiố^L kh Lutt- tú i ngdp. ny
ầf&i ddtt ehtL ihỡuiA em *L
ờ '
Q lhõtt: M ầợhi ^ku. 'Tụỗulhf S
Qtut ầợki '3ụurL (phti. th ớ iớựm. trurt. tõ m a i hj^ niớớ
'Tự Qli)f ớh^t. fJtj h*iq, nqjaiy pin. kh i fdif fdt*tg, ph emiq.
ktt, t h t nhõn (J)lớn. ớta ỏ ht^ iỳp, t i hii th n h khad Uớrt
ll nhift neuf,
OụitL ehõtt thốih eỏm rt eỏe. tlv. fi iỏjụ^f eAe, anh ựhi U, th u t ỳitL
'3ựội ớle.
~
'^r ttg, ^ i Itc. G)e. 'Jụ, Q l i
u.
tt. ltỡ^
iờu kỡtL thuựwL Li pớ*ig, iil qiỏ, trỡn h Lm. ớhtL nhitvL t i t twi*t.
2.1.1. Nguyên liệu 16
2.1.2. Dung môi hoá chất 16
2.1.3. Dụng cụ, thiết bị 16
2.2. Nội dung nghiên cứu 17
2.3. Phương pháp nghiên cứu 17
Phần 3: THựC NGHIỆM VÀ KÊT QUẢ 18
3.1. Tổng hợp hoá học 18
3.1.1. Tổng hợp 12p-acetyl dihydroartemisinin (I) 18
3.1.2. Tổng hợp các dẫn chất II-VI 20
3.2. Thử hoat tính sinh hoc 30
3.2.1. Nguyên tắc thử 30
3.2.2. Tiến hành 30
Phần 4: BÀN LUẬN 32
4.1.Hoáhọc 32
4.1.1 .Tổng hợp hóa học 32
4.1.2. Xác định cấu trúc của các chất đã tổng hợp được 32
4.2. Hoạt tính sinh học in vitro 40
Phần 5; KẾT LUẬN VÀ ĐỂ XUÂT 42
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHU LUC
CÁC CHỮ VIẾT TẮT
DCM : Dicloromethan
DHA Dihydroartemisinin
SKLM : Sắc ký lớp mỏng
: Độ phân giải
KST SR : Ký sinh trùng sốt rét
/>. : Plasmodium
IR : Infrared spectroscopy (phổ hồng ngoại)
u v : Ultraviolet spectroscopy (phổ tử ngoại)
MS : Mass spectroscopy (phổ khối lượng)
8
Hình 4
Hình ảnh sắc ký đồ tại các thời điểm khác nhau
22
Hình 5
Sơ đồ phân mảnh của chất V
38
Hình 6
Sơ đồ phân mảnh của chất VI
39
ĐẶT VẤN ĐỂ
Sốt rét là một bệnh xã hội gây nhiều tác hại đến sức khỏe, lao động và
đời sống con người. Bệnh do ký sinh trùng sốt rét (KST SR) Plasmođỉum gây
nên và là một trong những bệnh truyền nhiễm hàng đầu trên thế giới, ở Việt
Nam, sau khi bệnh sốt rét xuất hiện trở lại, Nhà nước, ngành y tế, toàn dân
đang nỗ lực khống chế sự lan tỏa của bệnh và đã thu được nhiều kết quả khả
quan. Tuy nhiên tình trạng kháng thuốc đang là vấn đề gây nhức nhối cho
công tác điều trị để tiến tới thanh toán hoàn toàn bệnh sốt rét. Công tác phòng
chống bệnh sốt rét luôn được chú trọng và thường áp dụng những biện pháp cụ
thể như:
* Phòng chống truyền bệnh như xử lý màn ngủ bằng tẩm hoá chất
permethrin, deltamethrin, khói hương, kem xà phòng để tránh muỗi đốt.
Diệt muỗi bằng nhiều biện pháp như diệt nơi sinh sản bằng các công trình
thuỷ lợi, diệt chỗ trú ẩn bằng phát quang bụi rậm, ngăn không cho muỗi vào
nhà bằng lưới của sổ; dùng các chất hoá học diệt bọ gậy hoặc muỗi trưởng
thành như DDT, malathion
* Điều trị sốt rét bằng các thuốc như chloroquin, meAoquin, pyrimethamin,
artemisinin và các dẫn chất của nó theo nguyên tắc điều trị sớm, kết hợp
điều trị đặc hiệu với điều trị toàn thân nâng cao sức đề kháng của cơ thể. Dùng
các thuốc vẫn chưa bị kháng và phải tuân thủ liều dùng.
thông qua côn trùng trung gian là muỗi Anophen, qua truyền máu hoặc từ mẹ
sang con trong lúc mang thai.
Bệnh sốt rét phân bố rộng khắp tất cả các vùng khí hậu nhiệt đới và cận
nhiệt đới như: các nước phía nam sa mạc Sahara, Đông Nam Á, Ấti Độ, Châu
Đại Dương, Trung và Nam Mỹ [18]. Hiện nay bệnh lưu hành trên 100 quốc
gia và vùng lãnh thổ, có từ 300-500 triệu người mắc sốt rét và khoảng 1-1,5
triệu người tử vong vì sốt rét [20, 21]. Chiến lược thanh toán bệnh sốt rét trên
toàn cầu đưa ra năm 1955 của tổ chức y tế thế giới đã có tác dụng khi kết hợp
sử dụng DDT diệt muỗi, sử dụng thuốc chống sốt rét và giám sát chặt chẽ
công tác phòng và điều trị. Nhưng sau vài năm bệnh bùng phát trở lại [17].
Nguyên nhân chủ yếu là gia tăng sự kháng thuốc điều trị bệnh sốt rét, đặc biệt
là chủng p. falciparum. Nó không chỉ kháng chloroquin mà còn kháng
Fansidar (hỗn hợp sulfadoxin với pyrimethamin), giảm nhạy cảm với quinin
và mefloquin. Tỷ lệ kháng cao xảy ra ở Thái Lan, Việt Nam, Campuchia, vùng
Amazon của vùng Nam Mỹ và đang gia tăng ở Đông Phi [14]. Sự kháng thuốc
hiện nay đang là một trở ngại lớn cho công tác phòng điều trị bệnh sốt rét tại
mỗi quốc gia và trên thế giới.
1.1.2. Tình hình bệnh sốt rét ở Việt Nam:
Do đặc điểm khí hậu Việt Nam là nhiệt đới gió mùa ẩm nên rất thích hợp
cho sốt rét tồn tại và phát triển. Hiện ở Việt Nam có hơn 3/4 diện tích và 1/3
dân số sống trong vùng có sốt rét lưu hành [7]. Trước năm 1980, có nhiều biện
pháp để phòng chống sốt rét nhưng bệnh sốt rét chỉ giảm một thời gian rồi
bùng phát trở lại với đỉnh điểm là năm 1991, số người mắc lên tới một triệu
người và đã có 4.464 người tử vong [6 ]. Dưới đây là bảng diễn biến bệnh sốt
rét từ 1991 đến năm 2003:
Năm BNSR
BNSRAT
Sô vụ dịch SR
Tử vong
1991
Như vậy thuốc sốt rét đã có rất nhiều loại ứng dụng vào điều trị, song với tình
hình kháng thuốc của KST SR cộng thêm sự không thuận lợi về mặt dược
động học của artemisinin và dẫn chất của nó thì việc nghiên cứu để tìm ra một
thuốc điều trị sốt rét mới vừa tránh được kháng thuốc vừa có sinh khả dụng
cao vẫn là một yêu cầu cấp thiết. Và hướng bán tổng hợp ra các dẫn chất của
artemisinin có đặc điểm dược động học thuận lợi đang thu hút được sự chú ý
của nhiều nhà khoa học.
1.2. ARTEMISININ VÀ MỘT số DẪN CHẤT c ủ a a r te m is in in .
1.2.1. Artemisinin:
1.2.1.1. Nguồn gốc:
Artemisinin được phân lập vào năm 1972 từ cây Thanh cao hoa vàng
{Artemisia anua L. Họ cúc Asteraceae) bởi các nhà khoa học Trung Quốc.
Cấu trúc của nó được xác định bằng tia X năm 1979. Trong Y học cổ truyền
Trung Quốc, cây Thanh cao hoa vàng được sử dụng để điều trị cảm lạnh và
sốt. Hàm lượng artemisinin chiếm 0,01-0,5% khối lượng khô.
1.2.1.2. Cấu trúc hoá học của artemisinin:
Công thức phân tử: CigHjaOj.
CH3
P tl: 282,3.
Hình 1: Công thức cấu tạo của artemisinin.
Artemisinin là một sequisterpen lacton có cầu peroxyd nội phân tử. Cầu
nối này quyết định đến hoạt tính chống KST SR của artemisinin.
1.2.1.3, Tính chất của artemisinin:
Artemisinin là bột kết tinh trắng hoặc tinh thể hình kim không màu, không
mùi, vị hơi đắng. Không tan trong nước, rất tan trong dicloromethan (DCM),
dễ tan trong aceton và ethyl acetat, tan trong cloroform.
1.2.1.4. Artemisinin trong điều trị sốt rét:
* Tác duns:
Thuốc diệt thể phân liệt trong máu của KST SR, đặc biệt tốt với thể do
chủng p. falciparum gây ra, kể cả chủng đã kháng chloroquin; thuốc có tác
không thuận lợi. Artemisinin không ổn định trong hệ dung môi nước, rất dễ bị
thuỷ phân vòng lacton trong dung môi phân cực. Thuốc có thời gian bán thải
ngắn (1-3 giờ) và thải trừ nhanh chóng ra ngoài cơ thể. Khi điều trị sốt rét
bằng artemisinin thì thấy rằng tỷ lệ tái phát nhanh và cao.
1.2.2. Một sô dẫn chất của artemisinin trong điều trị sốt rét:
Công thức cấu tạo một số dẫn chất của artemisinin:
QỈĨ3
H3C
CH3
Hình 2: Công thức cấu tạo một sô dẫn chất của artemisinin.
R= -H : Dihydroartemisinin (DHA).
R= -CH3 : Artemether.
R= -C2H5
: Arteether.
R= -CO-CH2-CH2-COONa : Artesunat.
R= -0 -CH2-QH4-C0 0 Na ; Artelinat.
* Artesunat:
Dẫn chất này tan được trong nước, hấp thu nhanh hơn artemisinin, ưu
điểm hơn artemisinin là có dạng thuốc tiêm nên sử dụng tốt trong điều trị sốt
rét ác tính. Tuy vậy, thời gian bán thải theo đường tĩnh mạch ngắn, khoảng 45
phút. Dùng liều cao thuốc có thể gây nhiễm độc tim.
* Artemether:
Là dẫn chất của artemisinin có thể hoà tan trong dầu lạc để bào chế dạng
tiêm bắp thịt. Thời gian bán thải cao hơn artemisinin (4-11 giờ). Tuy nhiên,
artemether lại độc hơn artemisinin và artesunat, có thể gây ngộ độc tim. Liều
cao với súc vật thí nghiệm artemether có thể gây độc thần kinh.
* Dỉhydroartemisinin (DHA):
Là một chất chuyển hoá của artemisinin có tác dụng mạnh hơn tất cả các
thuốc thuộc nhóm artemisinin, tác dụng phụ ít, có thể gặp mẩn đỏ ở da.
Nhìn chung các dẫn chất trên đều có thời gian bán thải ngắn nên quá trình
thành phần tham gia phản ứng hoặc là acid hoặc là alcol. Ngoài ra một số cách
khác để tăng lượng sản phẩm tạo thành cũng được dùng như loại nước sinh ra
trong quá trình phản ứng, hoặc thu hồi ester. Phản ứng này được áp dụng
nhiều cho những trường hợp alcol bậc một và bậc hai.
* Alcol tác dụng với acyl halogenid:
Phương trình phản ứng:
o
R-
ĩ
— X + HO— R '
-
► R— C— OR’ + HX
Acyl halogenid là tác nhân acyl hoá mạnh, trong đó các acyl clorid rất
hay được dùng để acyl hoá alcol tạo thành ester. Trong phản ứng, acid
hydrohalogenic được tạo ra nên thường phải thêm các bazơ hữu cơ để hấp thụ
như: pyridin, triethylamin, diethylamin, quinolin
* Alcol tác dụng vói anhydrid acid:
Phương trình phản ứng:
(RC0)20 +R'0 H
►RCOOR' + RCOOH
Anhydrid acid là sản phẩm loại nước của hai phân tử acid carboxylic. Đây
là những tác nhân acyl hoá mạnh, khi tác dụng với alcol sẽ tạo ra hợp chất
ester và giải phóng một phân tử acid carboxylic. Anhydrid acid hay dùng nhất
là anhydrid acetic. Xúc tác cho phản ứng acyl hoá bởi các tác nhân này, người
ta cũng thường dùng các amin bậc ba có bản chất bazơ như: triethylamin,
pyridin
* Alcol tác dụng với acid đã hoạt hoá bằng DCC (dicydohexyl
carbodiimid) vói xúc tác DMAP (dimethyl amino pyridin):
Đây là phương pháp hay dùng khi các tác nhân acyl clorid hoặc anhydrid
Tên tác nhân acyl
-OH
Acid carboxylic
-OR
Ester
-NHj
Amid
-OCOR
Anhydrid
-F, -C1
Acyl halogenid
Bảng 2: Các tác nhân acyl hoá thường gặp.
1.4.2.2. Đặc điểm của các tác nhân acyl hoá thường gặp:
* Các acid carboxvlic:
Các tác nhân loại này được dùng để acyl hoá các amin và alcol. Nó không
có khả năng acyl hoá phenol. Sản phẩm tạo ra là các amid hoặc ester. Các acid
hay được sử dụng là acid formic, acid acetic. Trong phản ứng acyl hoá alcol,
muốn nâng cao hiệu suất cẩn loại nước khỏi phản ứng bởi đây là phản ứng
thuận nghịch tạo ra sản phẩm là nước. Acyl hoá dùng tác nhân acid thường
được tiến hành ở nhiệt độ cao khoảng 200 vì những tác nhân này là những
tác nhân tương đối yếu.
* Các ester:
Đây không phải là những tác nhân acyl hoá mạnh nhưng được sử dụng
trong một số phản ứng 0-, N-, C- acyl hoá. Tuy nhiên, trong công nghiệp
người ta ít dùng ester để làm tác nhân N- acyl hoá. Trừ trường hợp điều chế
formamid và dimethyl formamid vì acid formic không thể tạo ra các anhydrid
hoặc cloroacid tương ứng.
NH3 +HCOOCH3
► HCONH2 + CH3OH
OH alcol, -NH của amid, -OH của acid. Là tác nhân acetyl hoá chọn lọc
nhóm -NH amin vì ở nhiệt độ thường nó phản ứng mạnh với -NH của amin mà
không phản ứng với -OH alcol.
1.4.3. ứng dụng của phản ứng acyl hoá:
- Tạo ra những hợp chất có tính chất mới. Ví dụ như khi acyl hoá anilin thu
được acetalnilid là thuốc hạ nhiệt ít độc hơn anilin nhiều lần. Ure khi acyl hoá
với các dẫn chất của acid malonic tạo thành nhiều loại thuốc ngủ và chống
động kinh nhóm barbituric
- Tạo nhóm bảo vệ cho quá trình tổng hợp hoá học. Ví dụ: trong tổng hợp
các sulfamid, trước khi làm phản ứng sulíocloro hoá anilin, người ta phải bảo
vệ nhóm amin bằng phản ứng acetyl hoá.
- Tạo hợp chất trung gian trong quá trình tổng hợp hoá học. Ví dụ: amid
của homoveratrilamin với các acid carboxylic khác nhau là trung gian để tổng
hợp nhân isoquinolin trong tổng hợp các thuốc papaverin, emetin.
1.5. ỨNG DỤNG PHẢN ÚNG ACYL HOÁ ĐỂ BÁN TổNG HỢP CÁC
DẪN CHẤT ARTEMISININ TỪDHA:
Nguyên liệu để thực hiện các phản ứng bán tổng hợp là dihydroartemisinin
(DHA) và các tác nhân acyl hoá như: acyl clorid và anhydrid acetic. DHA có
công thức cấu tạo như sau:
Công thức cấu tạo trên cho thấy rằng DHA có một nhóm -OH alcol nên
theo lý thuyết về phản ứng acyl hoá thì DHA có thể được ester hoá bằng các
tác nhân thích hợp. Việc ester hoá DHA bằng các acyl clorid và anhydrid
acetic có thể được tiến hành dễ dàng bởi các tác nhân acyl hoá trên đều rất
mạnh. Vì vậy chúng tôi lựa chọn phản ứng acyl hoá DHA để điều chế các dẫn
chất của artemisinin (ester của DHA).
Tác nhân acyl hoá dùng để thực hiện đề tài này bao gồm:
Anhydrid acetic
C4H6O3
Hexanoyl clorid
QH„C10
hấp thụ HX tạo ra theo phản ứng sau:
H
HX
Sản phẩm hấp thụ tan trong nước nên có thể tách loại nó bằng pha nước.
Pyridin là chất hút ẩm mạnh nên trong quá trình bảo quản cần tránh để tiếp
xúc với ẩm, gây ảnh hưởng đến quá trình xúc tác và hiệu suất phản ứng .
Phần 2: NGUYÊN LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG
PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. NGUYÊN LIỆU, DUNG MÔI HOÁ CHẤT, THIẾT BỊ NGHIÊN
CỨU:
2.1.1. Nguyên liệu:
- Dihydroartemisinin tinh khiết cung cấp bởi công ty Dược liệu Trung
ương I.
- Anhydrid acetic, hexanoyl clorid, octanoyl clorid, nonanoyl clorid,
decanoyl clorid, lauroyl clorid được nhập từ công ty Sigma - Aldrich (Mỹ).
2.1.2. Dung môi hoá chất:
- Dicloromethan, aceton, n-hexan, ethanol, pyridin, dung dịch acid
hydrocloric 10%, dung dịch acid sulfuric 10%, dung dịch natri hydrocarbonat
bão hoà, dung dịch nước muối bão hoà,
- Silica gel 70-230 mesh dùng cho sắc ký cột.
- Hạt molecular sieve 0,3 nm cung cấp bởi công ty Metrohm, Ltd. Thuỵ Sĩ.
- Natri sulfat khan.
2.1.3. Dụng cụ, thiết bị:
- Cân kỹ thuật, cân phân tích (Precisa).
- Máy khuấy từ (IKA).
- Thiết bị cất quay (Bucchi R-200, B-490).
- Tủ sấy Binder.
- Bình phản ứng hình cầu, cốc có mỏ, bình gạn, micropipet 5 ml và 0,1 ml,
bình hút ẩm.
- Bản mỏng sắc ký silica gel GF254.
9H3
-CH3
DHA
I
* Duns cu:
Bình cầu 50 ml, máy khuấy từ, bình gạn, micropipet, cột chạy sắc ký, bình
chạy sắc ký lớp mỏng, máy cất quay chân không.
* Tiến hành:
Cân 0,57 g DHA (2 mmol) cho và bình phản ứng hình cầu. Thêm 10 ml
dung môi DCM đã được làm khan, khuấy từ cho tan hết DHA. Thêm 0,3 ml
pyridin. Nhỏ từ từ vào bình phản ứng 0,8 ml anhydrid acetic (4mmol) rồi lắp
sinh hàn hồi lưu, gia nhiệt ở máy khuấy từ khoảng 40 °c trong 30 phút rồi hạ
nhiệt độ bằng nước đá trong khoảng 2 giờ 30 phút. Sau đó lại gia nhiệt một lần
nữa trong thời gian là 15 phút rồi để trở lại nhiệt độ phòng để chiết.
Copyright: Tài liệu đại học ©