Tài liệu Nghiên cứu tổng hợp các beta amino alcohol có hoạt tính sinh học

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Nghiên cứu tổng hợp các beta-amino alcohol có hoạt tính sinh học ĐỖ ANH TUẤN [email protected] Ngành Kỹ thuật hóa dược Giảng viên hướng dẫn: TS. Đào Huy Toàn Viện: Kỹ thuật hóa học ____________________ Chữ ký của GVHD HÀ NỘI, 10/2022 1 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ và tên tác giả luận văn: Đỗ Anh Tuấn Đề tài luận văn: Nghiên cứu tổng hợp các beta-amino alcohol có hoạt tính sinh học Chuyên ngành: Kỹ thuật hóa học Mã số SV: 20202944M Tác giả, Người hướng dẫn khoa học và Hội đồng chấm luận văn xác nhận tác giả đã sửa chữa, bố sung luận văn theo biên bản họp Hội đồng ngày 5/10/2022 với các nội dung sau: • Chỉnh sửa bố cục luận văn • Sửa lỗi chính tả, thuật ngữ • Sửa lỗi tài liệu tham khảo • Thêm hình ảnh tương tác thực nghiệm • Thống nhất tên gọi các thuật ngữ, tên hợp chất Ngày 24 tháng 10 năm 2022 Giáo viên hướng dẫn Tác giả luận văn CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG 2 Lời cảm ơn Tôi xin gửi lời cảm ơn đến thầy TS. Đào Huy Toàn, người giao đề tài luận văn và trực tiếp hướng dẫn tôi trong thời gian gần hai năm thực hiện đề tài này. Tiếp theo, xin cảm ơn TS. Lưu Văn Chính và các anh, chị cán bộ trên Viện hóa học các hợp chất tự nhiên đã giúp đỡ tôi rất nhiều trong thời gian đầu của đề tài. Cảm ơn các thầy cô bộ môn Công nghệ Hóa Dược và Bảo Vệ Thực Vật của Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã tạo điều kiện để tôi thực hiện phần còn lại của đề tài tại phòng thí nghiệm bộ môn, trong giai đoạn dịch COVID-19 còn diễn biến phức tạp nửa sau năm 2021. Ngoài ra, tôi xin cảm ơn thầy PGS. TS. Nguyễn Xuân Trường cũng như bộ môn Hóa phân tích đã cho phép tôi sử dụng máy GC-MS để hỗ trợ cho đề tài của mình. Tóm tắt nội dung luận văn β-amino alcohol từ lâu đã được sử dụng như một β-blocker nhằm điều trị các bệnh về tim mạch. Không chỉ thế, gần đây một số nghiên cứu chỉ ra rằng β-amino alcohol còn thể hiện một số hoạt tính khác như hỗ trợ điều trị ung thư, kháng viêm,… Nội dung của luận văn nhằm tổng hợp ra các β-amino alcohol có hoạt tính hữu ích bằng các quy trình tổng hợp hữu cơ. Để kiểm định cấu trúc sản phẩm tổng hợp, các phương pháp hiện đại đã được sử dụng như 1H-NMR, 13C-NMR, GC-MS, HRMS, đo điểm chảy. Các sản phẩm sau khi đã xác định cấu trúc chính xác được đem thử hoạt tính gây độc tế bào và chống vi sinh vật. Kết quả đã tổng hợp được thành công 17 β-amino alcohol với độ tinh khiết cao, và một số trong đó thể hiện hoạt tính sinh học tốt. Ngoài ra luận văn cũng tiến hành phương pháp ghép nối phân tử (molecular docking) trên máy tính để dự đoán thêm hoạt tính hữu ích khác của các β-amino alcohol. HỌC VIÊN 3 MỤC LỤC CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ĐỀ TÀI ........................................................... 9 1.1. Tổng quan về β-amino alcohol ........................................................... 9 1.1.1. Tổng quan về β-amino alcohol ................................................ 9 1.1.2. Hoạt tính sinh học của β-amino alcohol ................................ 10 1.1.3. Một vài β-amino alcohol đã được dùng làm thuốc ................ 15 1.2. Tổng quan về phương pháp sàng lọc ảo ........................................... 16 1.2.1. Phương pháp sàng lọc ảo ....................................................... 16 1.2.2. Quy trình sàng lọc ảo bằng phương pháp ghép nối phân tử .. 16 1.3. Tổng hợp β-amino alcohol ............................................................... 18 1.3.1. Phương pháp tổng hợp β-amino alcohol ................................ 18 1.3.2. Các β-amino alcohol được tổng hợp trong đề tài ................... 19 CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM ..................................... 21 2.1. Dụng cụ và hóa chất ......................................................................... 21 2.2. Quy trình chung tổng hợp các β-amino alcohol ............................... 23 2.3. Phương pháp thử khả năng gây độc tế bào (cytotoxicity) ................ 24 2.4. Phương pháp thử hoạt tính chống vi sinh vật ................................... 25 2.4.1. Các chủng vi sinh vật kiểm định ............................................ 26 2.4.2. Chứng dương tính .................................................................. 26 2.4.3. Chứng âm tính ........................................................................ 26 2.4.4. Tiến hành thí nghiệm ............................................................. 26 2.4.5. Nồng độ ức chế tối thiểu (MIC-Minimum Inhibitory Concentration):................................................................................. 27 2.5. Docking bằng phần mềm MOE Dock .............................................. 27 2.5.1. Các đối tượng và công cụ trong quy trình docking................ 27 2.5.2. Các bước chuẩn bị ligand và receptor .................................... 28 4 2.5.3. Tiến hành docking .................................................................. 29 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .............................................. 30 3.1. Các hợp chất tổng hợp thành công ................................................... 30 3.1.1. Propanolol (1a) ...................................................................... 30 3.1.2. 3-(4-(2’-hydroxyethyl)piperazin-1-yl)-1-(naphthalen-1yloxy)propan-2-ol (1b) .................................................................... 31 3.1.3. 3-(diethylamino)-1-(naphthalen-1-yloxy)propan-2-ol (1c) ... 31 3.1.4. 3-morpholino-1-(naphthalen-1-yloxy)propan-2-ol (1d) ........ 32 3.1.5. 1-(4-(hydroxymethyl)phenoxy)-3-(isopropylamino)propan-2ol (2a) ............................................................................................... 33 3.1.6. 1-(4-(2-hydroxyethyl)piperazin-1-yl)-3-(4(hydroxymethyl)phenoxy)propan-2-ol (2b)..................................... 34 3.1.7. 3-(diethylamino)-1-(4-(hydroxymethyl)phenoxy)propan-2-ol (2c) ................................................................................................... 34 3.1.8. 1-(4-(hydroxymethyl)phenoxy)-3-morpholinopropan-2-ol (2d) .......................................................................................................... 35 3.1.9. 3-(4-(2’-hydroxyethyl)piperazin)-1-(4(acetamide)phenoxy)propan-2-ol (3b) ............................................. 36 3.1.10. 3-(diethylamino)-1-(4-(acetamide)phenoxy)propan-2-ol (3c) .......................................................................................................... 37 3.1.11. 1-(4-(acetamide)phenoxy)-3-morpholinopropan-2-ol (3d) . 37 3.1.12. 3-(isopropylamino)-1-(4-oxy-2H-chromen-2-one)propan-2-ol (4a) ................................................................................................... 38 3.1.13. 3-(4-(2’-hydroxyethyl)piperazin)-1-(4-oxy-2H-chromen-2one)propan-2-ol (4b) ........................................................................ 39 3.1.14. 3-(diethylamino)-1-(4-oxy-2H-chromen-2-one)propan-2-ol (4c) ................................................................................................... 40 5 3.1.15. 1-(4-oxy-2H-chromen-2-one)-3-morpholinopropan-2-ol (4d) .......................................................................................................... 41 3.1.16. Indirubin-3'-oxime (InOx) (Nguyên liệu tổng hợp 5a) ........ 41 3.1.17. (2Z,3E)-3-((2-hydroxy-3-(1-methoxy-3-methyl-9H-carbazol9-yl)propoxy)imino)-[2,3'-biindolinylidene]-2'-one (5a) ................ 42 3.1.18. 5-fluoro-1,3-bis(2-hydroxy-3-(1-methoxy-3-methyl-9Hcarbazol-9-yl)propyl)pyrimidine-2,4(1H,3H)-dione (5b) ................ 43 3.2. Hoạt tính gây độc tế bào ................................................................... 44 3.3. Hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định ............................................. 45 3.4. Kết quả sàng lọc ảo bằng phép docking phân tử .............................. 46 CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN ........................................................................... 50 CHƯƠNG 5. PHỤ LỤC .............................................................................. 52 5.1. Kết quả GC-MS ................................................................................ 52 5.2. Kết quả 1H NMR và 13C NMR ......................................................... 66 5.3. Kết quả HRMS ................................................................................. 98 5.4. Kết quả đo hoạt tính ....................................................................... 105 5.5. Kết quả docking.............................................................................. 107 CHƯƠNG 6. TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................... 116 6 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1. Các amino alcohol có hoạt tính sinh học[1] ................................ 10 Hình 1.2. Các dẫn xuất nhóm sphingoid[1] ................................................ 10 Hình 1.3. Con đường tín hiệu của β-Adrenergic trong tế bào ung thư[4] ... 12 Hình 1.4. Tương tác của cyanopindolol trong β1-AR[5] ............................ 12 Hình 1.5. Bệnh ung thư vú .......................................................................... 13 Hình 1.6. Nghiên cứu trên TLR4[7] ............................................................ 14 Hình 1.7. Bệnh viêm khớp .......................................................................... 14 Hình 1.8. Giao diện ứng dụng MOE Dock.................................................. 17 Hình 1.9. Phản ứng thế của hợp chất phenolic với epichlorohydrin ........... 18 Hình 1.10. Cơ chế thế SN2 ........................................................................... 18 Hình 1.11. Các sản phẩm phụ của phản ứng thế ......................................... 19 Hình 1.12. Phản ứng mở vòng oxirane bằng amine .................................... 19 Hình 1.13. Sơ đồ tổng hợp các beta-amino alcohol trong đề tài ................. 21 Hình 3.1. Tương tác của mẫu 5a với DNA topoimerase IV ........................ 47 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1.Một vài β-amino alcohol đã được dùng làm thuốc ...................... 16 Bảng 3.1. Kết quả đánh giá hoạt tính gây độc tế bào của các beta-amino alcohol (Xem thêm tại phụ lục 54) ....................................................................... 44 Bảng 3.2. Kết quả đánh giá hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định của các beta-amino alcohol (Xem thêm tại phụ lục 55).................................................... 45 7 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT β-AR Beta-adrenocepter ADRB1 / B1AR Adrenocepter beta 1 ATP Adenosine triphosphate cAMP Cyclic adenosine monophosphate VEGFR-2 Vascular endothelial growth factor receptor 2 PKA Protein kinase A TLR4 Toll-like receptor 4 NMR Nuclear magnetic resonance MP Melting point GC-MS Gas chromatography–mass spectrometry LPS Lipopolysaccharide DMSO Dimethyl sulfoxide DNA Deoxyribonucleic acid ACP Acyl carrier protein MIC Minimum Inhibitory Concentration IC50 Half maximal inhibitory concentration Tên các hợp chất hóa học được viết bằng tiếng Anh Luận văn sử dụng dấu chấm để phân cách chữ số thập phân vì phần mềm sử dụng tiếng Anh 8 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1. Tổng quan về β-amino alcohol 1.1.1. Tổng quan về β-amino alcohol Amino alcohol hay Alkanolamines là chất trung gian đa năng cho nhiều hợp chất hữu cơ trong việc tạo ra các hợp chất hoạt tính sinh học có nguồn gốc tự nhiên và tổng hợp. Chúng được sử dụng rộng rãi như thuốc β-blocker, chất diệt côn trùng và tác nhân bất đối. [1] Amino alcohol là các hợp chất hóa học có chứa cả nhóm chức hydroxyl (OH) và amino (-NH2, -NHR và -NR2) trên khung alkane, với nhóm hydroxyl ở vị trí β. Loại β-amino alcohol phổ biến nhất xuất hiện trong các hợp chất tự nhiên có chứa tiểu phân β-amino alcohol là hydroxy amino acid. Ví dụ, nhóm kháng sinh vancomysin (Hình 1.4) chứa gốc aryl serine và chất chống nấm sphingofungin (Hình 1.5) chứa một gốc hydroxy amino acid ở đầu phân cực. Một nhóm khác của các sản phẩm có hoạt tính sinh học tự nhiên là amino alcohol mạch vòng, như quinine được sử dụng trong điều trị bệnh sốt rét. Một nhóm quan trọng của rượu amin mạch vòng là polyhydroxylated alkaloid, còn được gọi là đường aza, ví dụ castanospermine được phát hiện là chất ức chế mạnh các α- và β-glucosidase. Các peptidomimetic tạo thành một nhóm lớn các amino alcohol có hoạt tính dược lý được sản xuất tổng hợp, phổ biến nhất là các chất ức chế Renin và HIV-1 protease, ví dụ như Saquinavir.[1] 9 Hình 1.1. Các amino alcohol có hoạt tính sinh học[1] Hình 1.2. Các dẫn xuất nhóm sphingoid[1] 2-aminoalcohol đại diện cho một loạt các thuốc β-adrenergic blocker được sử dụng rộng rãi trong điều trị các rối loạn tim mạch, bao gồm tăng huyết áp, chứng đau thắt ngực, rối loạn nhịp tim và các rối loạn khác liên quan đến hệ thần kinh giao cảm. Sự linh hoạt trong tính chất này cũng là tiền đề để tổng hợp các chất đối kháng thụ thể β2-Adrenergic, tác nhân chống HIV, chất balanol ức chế protein kinase C, chất ức chế glycosidase, thuốc chống sốt rét,…[1] 1.1.2. Hoạt tính sinh học của β-amino alcohol Hoạt tính phổ biến nhất của các β-amino alcohol là đóng vai trò làm βblocker. Tất cả các β-blocker chia sẻ một cơ chế chung, đó là sinh ra ái lực để liên kết với β-AR. Chúng được xếp vào nhóm các chất đối kháng (antagonist).[2] 10 Thụ thể β-Adrenergic là một coupled G protein (GCPR), thành viên trong họ protein màng (membrane protein), gồm 7 chuỗi xoắn alpha-helix. β-AR là trung tâm điều hòa chức năng tim. Khi ligand (với β-AR là epinephrine hoặc norepinephrine) liên kết và hoạt hóa, GPCR tương tác với các G protein dị hóa nội bào để truyền các kích thích ngoại bào vào bên trong tế bào. Sau đó, các G protein tiếp tục truyền các tín hiệu này đến các bộ hiệu ứng xuôi dòng thích hợp (trong trường hợp này là adenylyl cyclase) cung cấp cho con đường tín hiệu nội bào, chuyển hóa ATP thành cAMP. [3, 4] Dựa theo kết quả của nhiều nghiên cứu, cơ chế hoạt động của các β-blocker là không đồng nhất. Theo nguyên tắc cơ bản, β-blocker đối kháng kích thích adrenergic của β-AR một cách cạnh tranh thông qua sự tương đồng về cấu trúc của chúng với các catecholamine.[2] Catecholamine hoạt hóa thụ thể beta dẫn tới tăng sản xuất cAMP từ ATP, hoạt hóa protein kinase A (PKA) làm mở các kênh canxi đi vào tại màng tế bào làm tăng co bóp cơ tim. PKA cũng làm giảm ái lực của myosin và actin, tăng hấp thu canxi tại lưới nội bào, do đó làm tăng thư giãn tế bào cơ tim. β-blocker làm giảm nhịp dẫn đến giảm phân suất tống máu của tim.[2, 4] 11 Hình 1.3. Con đường tín hiệu của β-Adrenergic trong tế bào ung thư[4] Hình 1.4. Tương tác của cyanopindolol trong β1-AR[5] 12 Năm 2018, Miguel M.Vaidergorn và cộng sự đã thử hoạt tính các β-amino alcohol ở cấp độ tế bào, với các amine có độ dài mạch khác nhau để đánh giá ảnh hưởng của chúng đến hoạt tính kháng u.[6] Những hợp chất này đã thử nghiệm với ba dòng tế bào ung thư vú: MCF-10, tế bào khỏe mạnh; MCF-7, tế bào ung thư đáp ứng với hormone; MDA-MB-231, tế bào ung thư âm tính ba lần. Kết quả các chỉ số tác động đến tế bào được so sánh với cisplastin – một loại thuốc được kê đơn cho bệnh nhân ung thư vú giai đoạn cuối hoặc kháng thuốc.[6] Kết quả của nghiên cứu cho thấy, ở amine, mạch alkyl càng dài thì hoạt tính càng cao, chỉ số chọn lọc cũng tăng dần theo độ dài mạch alkyl. Hơn nữa, amine có vòng thơm sẽ tổng hợp ra những β-amino alcohol có hoạt tính và độ chọn lọc cao hơn hẳn so với amine no.[6] Hình 1.5. Bệnh ung thư vú Đã có nghiên cứu cho thấy thụ thể toll-like receptor 4 (TLR4) gây ra tín hiệu tiền viêm có liên quan trực tiếp đến nhiễm trùng huyết nặng. Một nghiên cứu đã chỉ ra rằng một vài dẫn xuất của β-amino alcohol có khả năng ngăn chặn các tín hiệu gây ra bởi TLR4. Các nghiên cứu về mối quan hệ cấu trúc sơ bộ cho thấy rằng sự thay đổi của nhóm chức trên cả hai vòng aryl (Hình 1.9) có thể làm tăng hiệu lực. [7] 13 Hình 1.6. Nghiên cứu trên TLR4[7] Một nghiên cứu cũng đã chứng minh rằng các hợp chất β-amino alcohol có khả năng ngăn chặn nội độc tố LPS gây ra phản ứng viêm ở cả tế bào đại thực bào và mẫu máu người.[7] Hình 1.7. Bệnh viêm khớp Theo một nghiên cứu về sự di căn ung thư, các mạch máu mới thâm nhập vào các khối u cung cấp oxy và chất dinh dưỡng cho chúng để tăng cường sự phát triển và di căn của khối u.[8] 14 Phương pháp ức chế sự hình thành mạch thông qua ức chế thụ thể yếu tố tăng trưởng nội mô mạch máu 2 (VEGFR-2) đã được ứng dụng trong điều trị ung thư vì vai trò quan trọng của nó trong việc thúc đẩy sự phát triển và di căn của ung thư. Các amino alcohol là beta-blocker có tác dụng về điều trị tim, mạch nên có tiềm năng ức chế được VEGFR-2.[8] β-amino alcohol cũng thể hiện hoạt tính kháng nấm và vi sinh vật. Một nghiên cứu của K. Chennakesava Rao và cộng sự [9] về hoạt tính kháng vi sinh vật của một số β-amino alcohol đã tiến hành sàng lọc bằng phương pháp khuếch tán trên đĩa in vitro và trong đó một số đã thể hiện hoạt tính đáng kể chống lại vi sinh vật và nấm. Phương pháp ghép nối phân tử (docking) cũng được sử dụng trong nghiên cứu trên với receptor là DNA topoisomerase IV, để giải thích cho cơ chế hoạt tính đã thể hiện. Một nghiên cứu khác, Caneschi và đồng nghiệp đã tổng hợp ra một số beta-amino alcohol là dẫn xuất của amine thơm hoạt tính đáng chú ý kháng nấm móng (Onychomycosis) nhưng đồng thời mang theo hoạt tính gây độc tế bào. [10] Mới gần đây (2022), Baker và đồng nghiệp đã thử nghiệm hoạt tính chống nấm của gần 50 beta-amino alcohol khác nhau và cho thấy một số hợp chất có hoạt tính kháng vi khuẩn gram dương S. aureus và loài nấm men C. albicans. [11] Kết quả này cũng tương đương với nhóm các beta-amino alcohol có chứa nhân benzofuran của Tafelska-Kaczmarek và đồng nghiệp. [12] 1.1.3. Một vài β-amino alcohol đã được dùng làm thuốc Cấu trúc phân tử OH H N O Tên biệt dược Tác dụng dược lý Atenolol - Điều trị các bệnh tim O mạch, huyết áp - Hỗ trợ điều trị ung NH2 thư vú, ung thư máu Carazolol HN - Điều trị rối loạn nhịp tim, đau thắt ngực, O OH N H tăng huyết áp, tăng nhãn áp, đau nửa đầu 15 HN Pindolol - Điều trị rối loạn nhịp tim, tăng huyết áp - Điều trị trầm cảm N H O OH Propanolol O OH N H - Điều trị tăng huyết áp - Điều trị u máu lành tính - Điều trị bỏng nguy kịch Bảng 1.1.Một vài β-amino alcohol đã được dùng làm thuốc 1.2. Tổng quan về phương pháp sàng lọc ảo 1.2.1. Phương pháp sàng lọc ảo Trong nghiên cứu tổng hợp các hoạt chất làm thuốc mới, việc dự đoán được hoạt tính sinh học của chất sẽ tiết kiệm cả về thời gian và chi phí cho các nghiên cứu. Do đó các nhà khoa học đã tạo ra các phương pháp sàng lọc ảo (Virtual screening), trong đó có phương pháp ghép nối phân tử.[13] Phương pháp ghép nối phân tử (molecular docking) được sử dụng rộng rãi trong việc sàng lọc ảo hàng triệu phân tử để khám phá các hợp chất mới có hoạt tính sinh học. Thông qua việc ghép nối phân tử, có thể nghiên cứu cấu trúc 3D của các phối tử (ligand) và phân tích các cấu trúc và định hướng có thể có của chúng bên trong protein. Các mô phỏng cũng cung cấp chức năng cho điểm (score) như một phép đo ái lực giả định giữa phối tử và protein hữu ích để thiết lập xếp hạng cho các hợp chất khác nhau đang được nghiên cứu. [13] Vì lý do này, phương pháp sàng lọc ảo không chỉ có thể áp dụng cho việc xác định khả năng gắn kết mà còn trong việc thiết kế và tối ưu hóa các dẫn xuất mới trước khi tiến hành tổng hợp. [13] 1.2.2. Quy trình sàng lọc ảo bằng phương pháp ghép nối phân tử Để thực hiện sàng lọc ảo bằng phương pháp docking, ta cần sử dụng các phần mềm chuyên dụng trên máy tính. Một số phần mềm dùng để sàng lọc ảo trên thị trường hiện nay: DOCK, Auto Dock, FRED, GOLD, ICM Dock, MOE Dock,… 16 Mỗi chương trình sử dụng các thuật toán khác nhau và có ưu nhược điểm riêng. Trong số các chương trình này, AutoDock Vina, GOLD và MOE Dock đã dự đoán các vị trí docking với kết quả chính xác nhất.[14] Quy trình chung để thực hiện docking như sau: • Tìm cấu trúc tinh thể của protein quyết định hoạt tính sinh học trên protein data bank (PDB). Các protein này được các nhà khoa học tách ra và phân tích từ cá thể sống cụ thể, vì vậy trong cấu trúc sẽ có thể lẫn các protein trùng lặp, các ligand, phân tử nước … • Tìm cấu trúc phân tử của ligand đang nghiên cứu trên thư viện số ZINC, hoặc tự thiết kế trên ChemDraw, Chemsketch. • Sau khi thiết lập thuật toán và các điều kiện cần thiết trên phần mềm docking, tiến hành docking các ligand trên các vùng có hoạt tính của protein. Hình 1.8. Giao diện ứng dụng MOE Dock Sau khi phần mềm hoàn thành quá trình docking, ta thực hiện thu thập và xử lý các số liệu. Một số thông tin và số liệu quan trọng để đánh giá là: • Vị trí ligand: các liên kết của ligand với protein thuộc loại gì, tại vị trí amino acid nào và các thông số liên quan. 17 • Docking score: điểm tổng kết các thông số mà phần mềm đánh giá, đồng thời là năng lượng liên kết tự do của phối tử. • Binding energy – Năng lượng liên kết: năng lượng tạo thành các liên kết. • Binding affinity – Ái lực liên kết: thể hiện sự ưu tiên hình thành liên kết. • RMSD: phạm vi sai số của giá trị tính toán được (ví dụ như vị trí tương đối của ligand với protein) 1.3. Tổng hợp β-amino alcohol 1.3.1. Phương pháp tổng hợp β-amino alcohol Có nhiều cách để tổng hợp được β-amino alcohol, tuy nhiên đa phần theo con đường cộng nucleophile mở vòng epoxy bằng amine. Dựa theo con đường đó, tôi xây dựng phương pháp để tổng hợp các β-amino alcohol đang hướng đến theo phương pháp: Cho hợp chất phenolic phản ứng với epichlorohydrin, sau đó phản ứng mở vòng với amine. Trong bước đầu, khi cho hợp chất phenolic phản ứng với epichlorohydrin: R H O + O R Cl Hình 1.9. Phản ứng thế của hợp chất phenolic với epichlorohydrin Hợp chất phenolic sẽ phản ứng thế với epichlorohydrin theo cơ chế SN2. Vì C gắn với Cl có điện tích dương nhỏ hơn hai C của vòng epoxy nên phản ứng sẽ dễ xảy ra theo hướng SN2 hơn.[15] R R R Cl Cl O O Cl O R O Hình 1.10. Cơ chế thế SN2 Sản phẩm có thể bị mở vòng epoxy hoặc khó đóng vòng epoxy trong môi trường acid, vì vậy phải thực hiện phản ứng với xúc tác kiềm. Ở đây ta hướng đến việc tạo thành sản phẩm epoxy vì nếu mở vòng epoxy có thể sinh ra một số sản phẩm phụ:[16] 18 R R Cl OH (a) (b) R OH Cl (c) R OH Hình 1.11. Các sản phẩm phụ của phản ứng thế Sản phẩm phụ (a) vẫn có thể tiếp tục phản ứng với amine để ra được β-amino alcohol mong muốn. Tuy nhiên đối với trường hợp (b) và (c) thì không thể. Bởi vậy nên cần tìm cách loại bỏ sản phẩm phụ bằng cách thêm từ từ epichlorohydrin để phản ứng không xảy ra quá mạnh, và chiết để loại bỏ bớt các sản phẩm phụ phân cực, trước khi thực hiện phản ứng tiếp theo:[16] R O + R Cl R1 H N R2 R OH N R1 R2 + R N R2 R1 OH OH Hình 1.12. Phản ứng mở vòng oxirane bằng amine Quá trình mở vòng oxirane bằng amine cũng có thể cho ra sản phẩm phụ, tùy vào C của vòng epoxy mà amine tấn công vào. 1.3.2. Các β-amino alcohol được tổng hợp trong đề tài Các β-amino alcohol được lựa chọn để tổng hợp trong đề tài là các β-amino alcohol hoàn toàn mới hoặc các β-amino alcohol đã có nhưng chưa được thử các hoạt tính mong muốn, ngoài ra cũng dựa trên các nguyên liệu có thể mua trong phạm vi đề tài. Các chất nguyên liệu gồm 11 hóa chất sau, trong đó indirubin được phân lập từ cây Chàm mèo (Strobilanthes cusia) và murrayafoline A được phân lập từ cây cơm rượu trái hẹp (Glycosmis sternocapa) là các chất có nguồn gốc tự nhiên. 5Fluorouracil là hợp chất đã được sử dụng làm thuốc hóa trị liệu một số loại ung thư. Với các nguyên liệu đó, tôi đã tổng hợp thành công 15 β-amino alcohol, trong đó có 7 hợp chất mới, công bố lần đầu tiên. Sản phẩm tổng hợp được xác định bằng các phương pháp phổ: 1H NMR, 13C NMR, GC-MS, HRMS. Một số mẫu rắn được đo điểm chảy. Dưới đây là danh sách các β-amino alcohol đã tổng hợp thành công trong đề tài (trừ atenolol được lấy từ sản phẩm của một đề tài khác): 19 O HO R1 O OH HN epichlorohydrin R1 N O R2 R R R Amine R2 OH H 2N HN N HN HN O Phenolic OH 1a 60.5% propranolol 1b 64.7% 1c 42.7% 1d 56.2% 2a 58.4% 2b 56.6% 2c 30.2% 2d 57.8% 3a atenolol 3b 44.2% 3c 59.9% 3d 46.8% 4a 44.4% 4b 44.0% 4c 56.1% 4d 40.4% OH OH OH NH2 O OH O O 20