Tài liệu Tổng hợp và thử hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm một số dẫn chất 2 pyrazolin

. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ ĐẠI HỌC Y DƯỢC THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH NGUYỄN ĐỨC TÀI TỔNG HỢP VÀ THỬ HOẠT TÍNH KHÁNG KHUẨN, KHÁNG NẤM MỘT SỐ DẪN CHẤT 2-PYRAZOLIN LUẬN VĂN THẠC SĨ DƯỢC HỌC Thành phố Hồ Chí Minh – Năm 2018 . . BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ ĐẠI HỌC Y DƯỢC THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH NGUYỄN ĐỨC TÀI TỔNG HỢP VÀ THỬ HOẠT TÍNH KHÁNG KHUẨN, KHÁNG NẤM MỘT SỐ DẪN CHẤT 2-PYRAZOLIN Ngành: Công nghệ dược phẩm và bào chế thuốc Mã số: 8720202 LUẬN VĂN THẠC SĨ DƯỢC HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS. TS. Huỳnh Thị Ngọc Phương Thành phố Hồ Chí Minh – Năm 2018 . . LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Nguyễn Đức Tài . . Luận văn Thạc sĩ dược học – Niên khóa: 2016 – 2018 TỔNG HỢP VÀ THỬ HOẠT TÍNH KHÁNG KHUẨN, KHÁNG NẤM MỘT SỐ DẪN CHẤT 2-PYRAZOLIN Nguyễn Đức Tài Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Huỳnh Thị Ngọc Phương Mở đầu: Trong bối cảnh tỷ lệ và mức độ của các bệnh nhiễm khuẩn, nhiễm nấm ngày gia tăng, việc phát triển các thuốc kháng khuẩn, kháng nấm mới là một vấn đề cấp thiết. Những nghiên cứu trước đó chỉ ra rằng các dẫn 2-pyrazolin thể hiện hoạt tính hoạt tính sinh học đa dạng: kháng khuẩn, kháng nấm, kháng virus, kháng lao, kháng viêm, kháng ung thư, chống oxi hóa… Các nghiên cứu về hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm cho thấy tiềm năng của nhóm cấu trúc này trong việc tìm ra các kháng sinh mới. Nhằm góp phần trong việc tìm kiếm thuốc kháng sinh mới, chúng tôi thực hiện đề tài “Tổng hợp và thử hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm một số dẫn chất 2-pyrazolin”. Mục tiêu nghiên cứu: Tổng hợp các chalcon từ phản ứng ngưng tụ của 5-bromosalicylaldehyd với các dẫn chất acetophenon, tổng hợp các dẫn chất 2-pyrazolin tương ứng bằng cách ngưng tụ các chalcon với các dẫn chất của hydrazin. Thử hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm in vitro của tất cả các chất tổng hợp được. Từ kết quả in vitro kết hợp với mô hình docking trên đích tác động giả định là enzym FabH, phân tích mối quan hệ cấu trúc – hoạt tính của các chất thử nghiệm. Đối tượng – Phương pháp nghiên cứu: Các chalcon được tổng hợp từ 5-bromosalicylaldehyd và các dẫn chất acetophenon. Các chalcon này sau đó được ngưng tụ với các dẫn chất của hydrazin để tạo thành các dẫn chất 2-pyrazolin. Các phản ứng thực hiện trong điều kiện dung môi, nhiệt độ, xúc tác và tỷ lệ mol được khảo sát. Phân tích, kiểm tra sản phẩm bằng cảm quan và các phương pháp đo điểm chảy, phổ UV-Vis, phổ IR, phổ NMR, phổ MS. Các chất tổng hợp được thử hoạt tính kháng khuẩn trên Escherichia coli ATCC 25922, Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853, Stapycoccus aureus ATCC 25921, Enterococcus faecalis ATCC 29212; và hoạt tính kháng nấm trên Trychophyton rubrum, Trychophyton mentagrophytes, Microsporum canis. Nghiên cứu mô hình docking được thực hiện bằng phần mềm FlexX 2.0. Kết quả: Tổng hợp được 5 chalcon, và 15 dẫn chất 2-pyrazolin, khảo sát được các điều kiện thuận lợi cho phản ứng tổng hợp. Sàng lọc được 5 dẫn chất từ HP6-HP10 có hoạt tính tốt trên Staphylococcus aureus (MIC 4-8 µg/ml) và hoạt tính trung bình trên Enterococcus faecalis (MIC 16-64 µg/ml). Từ kết quả thử kháng khuẩn in vitro và mô hình docking trên FabH, rút ra một số nhận xét quan trọng về mối liên quan cấu trúc-hoạt tính kháng khuẩn: (1) nhóm thế 1-phenyl trên nhân 2-pyrazolin ảnh hưởng lớn đến hoạt tính, (2) nhóm thế trên nhân thơm ở vị trí số 3 của vòng 2-pyrazolin ít ảnh hưởng đến hoạt tính (3) nhóm thế hydroxy trên nhân thơm ở vị trí số 5 của vòng 2-pyrazolin cần thiết cho việc gắn kết lên đích tác động. Kết luận: Đề tài đã thực hiện tổng hợp và đánh giá hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm của 5 chalcon và 15 dẫn chất 2-pyrazolin. Có được một vài nhận xét quan trọng về mối quan hệ cấu trúc – hoạt tính kháng khuẩn. Các kết quả trên có thể sử dụng trong các nghiên cứu tiếp theo góp phần vào việc phát triển các thuốc kháng khuẩn, kháng nấm mới. . . Thesis for the Master’s degree in pharmacy – Academic year: 2016 – 2018 SYNTHESIS AND EVALUATION OF ANTIBACTERIAL, ANTIFUNGAL ACTIVITY OF A NUMBER OF 2-PYRAZOLINE DERIVATIVES Nguyen Duc Tai Supervisor: Assoc. Prof. PhD. Huynh Thi Ngoc Phuong Introduction: In the context of increased rates and levels of bacterial, fungal infections, the development of new antibacterial, antifungal agents is a matter of urgency. The previous studies demonstrated that 2-pyrazoline derivatives exhibit some types of bioactivity such as antibacterial, antifungal, antiviral, anti-tuberculosis, anti-inflammatory, anti-cancer, antioxidant… Studies about antibacterial and antifungal activity illustrated the potential of these derivatives in the discovery of novel new anti-infective drugs. Therefore, to contributing to subsequent drug development studies we decide to do the assay " Synthesis and evaluation of antibacterial activity of a number of 2-pyrazoline derivatives”. Objectives: Synthesis of some chalcones by the condensation reaction of 5-bromosalicylaldehyde and some acetophenone derivatives. Then, some 2-pyrazoline derivatives were synthesized by condensation between the chalcones and hydrazine derivatives. Study antibacterial, antifungal activity in vitro of the chalcones and 2-pyrazoline derivatives. Study molecular docking model on virtual target as FabH enzyme. Based on the in vitro results and binding model on virtual FabH enzyme, analyze the relationship between the structure and activity of the test substance. Materials and methods: Chalcones were synthesized from 5-bromosalicylaldehyde and acetophenone. These chalcones react with hydrazine derivatives to produce corresponding 2-pyrazoline derivatives. These reactions were carry out at the investigated conditions of solvent, temperature, catalyst and the molar ratio. Analyzing, testing by sense and melting point, UVVis, IR spectrum, NMR spectrum, MS spectrum. The bactericide activities against Escherichia coli ATCC 25922, Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853, Stapycoccus aureus ATCC 25921, Enterococcus faecalis ATCC 29212; and fungistatic activities against Trychophyton rubrum, Trychophyton mentagrophytes, Microsporum canis were evaluated for all the synthesized compounds. Study molecular docking model with FlexX 2.0 software. Results and discussion: In this study, 5 chalcones and 15 derivatives of 2-pyrazoline were synthesized. The result showed that the derivatives of HP6-HP10 (1-phenyl-2-pyrazoline derivatives) have a low value of MIC (4-8 μg/ml) on S. aureus and a medium value of MIC (16-64 µg/ml) on E. faecalis. From the results of antibaterial activity test in vitro and molecular docking model on vitual FabH enzyme, some important conclusions about the structure-antibacterial activity relationships were obtained: (1) 1-phenyl substituent of 2-pyrazoline moiety is especially impotant for activity (2) substituent of aromatic ring at 3-position of 2-pyrazoline moiety seems to influence sightly on activity, (3) hydroxy substituent of aromatic ring at 5-position of 2-pyrazoline moiety is essential for binding of these compound on target protein. Conclusion The assay has synthesized and evaluated the antibacterial and antifungal activities of 5 chalcones and 15 derivatives of 2-pyrazoline. There are some critical conclusions about the relationship between the structure and antibacterial activity. These results can be used in further studies to contribute to the development of new antibacterial, antifungal agents. . . MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT ..................................................................iii DANH MỤC BẢNG ............................................................................................................ iv DANH MỤC HÌNH ..............................................................................................................v 1. ĐẶT VẤN ĐỀ ................................................................................................................... 1 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU .................................................................................................. 2 2.1. Tổng quan về các dẫn chất 2-pyrazolin ...................................................................... 2 2.2. Hoạt tính kháng khuẩn kháng nấm của các dẫn chất 2-pyrazolin ............................... 7 2.3. Các phương pháp tổng hợp 2-pyrazolin .................................................................... 12 2.3.1. Tổng hợp 2-pyrazolin từ chalcon ....................................................................... 12 2.3.2. Tổng hợp qua một giai đoạn từ ceton, arylacetylen và hydrazin ....................... 13 2.3.3. Các phương pháp tổng hợp khác ........................................................................ 14 2.4. Liên quan cấu trúc pyrazolin và hoạt tính ức chế enzym FabH ................................ 15 2.5. Tổng quan về docking ............................................................................................... 17 2.5.1. Khái niệm về docking ......................................................................................... 17 2.5.2. Phân loại docking ............................................................................................... 18 2.5.3. Giới thiệu chung về các phần mềm docking ...................................................... 19 2.5.4. Docking bằng phần mềm FlexX (BioSolveIT GmbH)....................................... 19 2.6. Tổng quan về enzym FabH ....................................................................................... 20 2.6.1. Vai trò của FabH trong tổng hợp acid béo ở vi khuẩn ....................................... 20 2.6.2. Cấu trúc và cơ chế xúc tác của FabH ................................................................. 21 3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..................................................... 23 3.1. Đối tượng nghiên cứu ............................................................................................... 23 3.1.1. Các chất được tổng hợp trong nghiên cứu.......................................................... 23 3.1.2. Nguyên liệu cho tổng hợp và tinh chế ................................................................ 26 3.1.3. Nguyên liệu thử hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm .......................................... 27 3.1.4. Dụng cụ, thiết bị ................................................................................................. 28 3.1.5. Công cụ nghiên cứu docking .............................................................................. 28 3.2. Phương pháp nghiên cứu........................................................................................... 29 . . 3.2.1. Tổng hợp các chalcon ......................................................................................... 29 3.2.2. Tổng hợp các dẫn chất 2-pyrazolin .................................................................... 31 3.2.3. Xác định cấu trúc và độ tính khiết các sản phẩm thu được ................................ 36 3.2.4. Thử hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm các dẫn chất 2-pyrazolin ..................... 36 3.2.5. Xây dựng mô hình gắn kết trên FabH bằng phần mềm FlexX ........................... 39 3.2.6. Khảo sát mối liên quan cấu trúc – tác động của các dẫn chất 2-pyrazolin ......... 43 4. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN ............................................................................................ 44 4.1. Kết quả tổng hợp ....................................................................................................... 44 4.1.1. Tổng hợp chalcon ............................................................................................... 44 4.1.2. Phản ứng giữa chalcon và hydrazin.................................................................... 48 4.1.3. Tổng hợp dẫn chất 2-pyrazolin từ chalcon và phenylhydrazin .......................... 52 4.1.4. Tổng hợp các dẫn chất 1-acetyl-4,5-dihydro-1H-pyrazol .................................. 56 4.1.5. Tổng hợp dẫn chất 1-benzoyl-4,5-dihydro-1H-pyrazol ..................................... 60 4.2. Kết quả thử hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm ....................................................... 61 4.2.1. Kết quả thử định tính .......................................................................................... 61 4.2.2. Kết quả thử MIC ................................................................................................. 62 4.3. Kết quả docking ........................................................................................................ 62 4.4. Bàn luận .................................................................................................................... 67 4.4.1. Phản ứng tổng hợp chalcon ................................................................................ 67 4.4.2. Phản ứng giữa chalcon và hydrazin.................................................................... 67 4.4.3. Phản ứng giữa chalcon và phenylhydrazin hydroclorid ..................................... 69 4.4.4. Mô hình docking trên enzym FabH .................................................................... 69 4.4.5. Mối liên quan cấu trúc – hoạt tính ...................................................................... 70 5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ............................................................................................. 73 5.1. Kết luận ..................................................................................................................... 73 5.2. Đề nghị ...................................................................................................................... 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................... 74 PHỤ LỤC ............................................................................................................................ 72 . . DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT Bz Benzoyl Ph Phenyl DMSO Dimethyl sulfoxid EtOH Ethanol MeOH Methanol FabH Fatty acid biosynthesis (H) ecFabH FabH của Escherichia coli saFabH FabH của Staphylococcus aureus KAS III β-ketoacyl-ACP synthase MIC Minimum inhibitory concentration (Nồng độ tối thiểu ức chế) IR Infrared spectroscopy (Quang phổ hồng ngoại) MS Mass Spectrometry (Phổ khối lượng) NMR Nuclear Magnetic Resonance (Cộng hưởng từ hạt nhân) UV-Vis Ultraviolet-Visible (Tử ngoại – khả kiến) d Doublet (đỉnh đôi) q Quartet (đỉnh bốn) s Singlet (đỉnh đơn) t Triplet (đỉnh ba) . . DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1. Công thức cấu tạo, danh pháp và kí hiệu các chất được tổng hợp ...................... 23 Bảng 3.2. Danh mục các nguyên liệu ban đầu .................................................................... 26 Bảng 3.3. Dung môi sử dụng tổng hợp (S), tinh chế (P), sắc kí (C) ................................... 27 Bảng 3.4. Thiết bị sử dụng trong tổng hợp và thử hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm ...... 28 Bảng 3.5. Thiết bị phân tích, kiểm tra sản phẩm ................................................................. 28 Bảng 3.6. Các protein được sử dụng trong nghiên cứu ....................................................... 29 Bảng 4.7. Kết quả đo đường kính vùng ức chế (mm) ......................................................... 61 Bảng 4.8. Kết quả thử MIC ................................................................................................. 62 Bảng 4.9. Các mô hình docking .......................................................................................... 63 Bảng 4.10. Điểm số của 20 dẫn chất nghiên cứu trên 4 mô hình docking .......................... 64 Bảng 4.11. Giá trị logMIC và điểm số docking của các dẫn chất có hoạt tính trên S. aureus ............................................................................................................................. 66 Bảng 4.12. Các dẫn chất dự đoán có hoạt tính tốt trên S. aureus ........................................ 72 . . DANH MỤC HÌNH Hình 2.1. Cấu trúc pyrazol và 2-pyrazolin ............................................................................ 2 Hình 2.2. Một số thuốc có cấu trúc pyrazolin ....................................................................... 2 Hình 2.3. Các nhóm thế khác nhau trên nhân 2-pyrazolin .................................................... 3 Hình 2.4. Các dẫn chất kháng ung thư nhóm 1 ..................................................................... 4 Hình 2.5. Các dẫn chất ức chế FabH nhóm 1 ........................................................................ 5 Hình 2.6. Các dẫn chất có hoạt tính giảm đau nhóm 2 ......................................................... 5 Hình 2.7. Các dẫn chất kháng ung thư nhóm 3 ..................................................................... 5 Hình 2.8. Các chất trong nghiên cứu của Khaled A. Abdellatif ........................................... 6 Hình 2.9. Các chất trong nghiên cứu của Hai-Liang Zhu và cộng sự ................................... 6 Hình 2.10. Các chất trong nghiên cứu của Hai-Liang Zhu năm 2015 .................................. 7 Hình 2.11. Cấu trúc các chất trong nghiên cứu của Sivakumar ............................................ 7 Hình 2.12. Các chất có hoạt tính tốt trong nghiên cứu của Hui Deng .................................. 8 Hình 2.13. Các dẫn chất trong nghiên cứu của Mohammad M. Ibrahim và cộng sự ........... 8 Hình 2.14. Các dẫn chất trong nghiên cứu của Javarappa Rangaswamy (2012) .................. 8 Hình 2.15. Các dẫn chất trong nghiên cứu của Javarappa Rangaswamy (2013) .................. 9 Hình 2.16. Các chất trong nghiên cứu của Y. Rajendra Prasad .......................................... 10 Hình 2.17. Các dẫn chất trong nghiên cứu của Jia Jia Liu .................................................. 10 Hình 2.18. Cấu trúc các chất 7e, 7f trong nghiên cứu của Juan Ramirez ........................... 11 Hình 2.19. Các dẫn chất trong nghiên cứu của Hamada và Abdo ...................................... 11 Hình 2.20. Hai dẫn chất kháng khuẩn mạnh trong nghiên cứu của Arpita Chakrabarty .... 11 Hình 2.21. Tổng hợp 2-pyrazolin từ chalcon ...................................................................... 12 Hình 2.22. Tổng hợp 2-pyrazolin với hỗ trợ của vi sóng .................................................... 12 Hình 2.23. Phản ứng một giai đoạn tổng hợp 2-pyrazolin .................................................. 13 . i. Hình 2.24. Cơ chế đề nghị phản ứng một giai đoạn tổng hợp 2-pyrazolin ......................... 13 Hình 2.25. Cơ chế phản ứng tổng hợp 2-pyrazolin từ hydrazin và 1,3-dihalogen .............. 14 Hình 2.26. Phản ứng tổng hợp 2-pyrazolin từ hydrazonoyl bromid ................................... 14 Hình 2.27. Hợp chất A và mô hình gắn kết của A trên FabH E. Coli (1HNJ) .................... 15 Hình 2.28. Cấu tạo các hợp chất B và C trong nghiên cứu của Hai Liang Zhu .................. 16 Hình 2.29. Mô hình gắn kết 2D và 3D của hợp chất B trên FabH (1HNJ) ......................... 16 Hình 2.30. Mô hình gắn kết 2D và 3D của hợp chất C trên FabH (1HNJ) ......................... 16 Hình 2.31. Quá trình docking .............................................................................................. 17 Hình 2.32. Thuật toán docking xây dựng lớn dần ............................................................... 20 Hình 2.33. Cơ chế xúc tác của FabH................................................................................... 21 Hình 2.34. Sự chồng phủ cấu trúc của ecFabH (màu vàng) và saFabH (màu xanh) .......... 22 Hình 3.35. Cấu trúc các hợp chất được tổng hợp ................................................................ 23 Hình 3.36. Phản ứng tạo chalcon ........................................................................................ 29 Hình 3.37. Cơ chế phản ứng tạo chalcon ............................................................................ 30 Hình 3.38. Phản ứng tổng hợp các dẫn chất 2-pyrazolin .................................................... 31 Hình 3.39. Quá trình tìm cấu dạng bền của phân tử ........................................................... 41 Hình 4.40. Cấu trúc các khoang gắn kết của ecFabH. Vùng xúc tác nằm giữa đường hầm nối liền 2 khoang gắn kết .................................................................................... 63 Hình 4.41. Các tương tác giữa C1 và saFabH (mô hình 4) ................................................. 65 Hình 4.42. Các tương tác giữa HP1 và HP6 trên saFabH (mô hình 4) ............................... 66 Hình 4.43. Đường biểu diễn mối liên quan giữa log MIC và điểm số docking .................. 67 Hình 4.44. Cấu trúc của các dẫn chất 2-pyrazolin .............................................................. 70 . . 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Ngày nay, các bệnh nhiễm khuẩn, nhiễm nấm gây ra một mối đe dọa nghiêm trọng đến sức khỏe con người. Tỷ lệ mắc và mức độ nghiêm trọng của các bệnh này ngày càng tăng, nhất là ở các quốc gia đang phát triển. Việc xuất hiện nhiều chủng vi khuẩn, vi nấm đề kháng hoặc đa đề kháng với các thuốc kháng sinh cổ điển làm cho các bệnh nhiễm trùng ngày càng khó điều trị và trở thành một vấn đề đáng lo ngại đối với nền y tế toàn cầu. [26] Do đó, việc tìm kiếm các nhóm thuốc kháng sinh mới có hiệu quả điều trị cao và an toàn đang là một vấn đề cấp thiết. Nhiều nghiên cứu gần đây cho thấy các dẫn chất 2-pyrazolin thể hiện nhiều tác động sinh học như kháng khuẩn, kháng nấm, kháng virus, kháng lao, kháng sốt rét, kháng kí sinh trùng, kháng amib, kháng viêm, kháng ung thư, chống trầm cảm, kháng androgen, chống oxi hóa, ức chế tổng hợp nitric oxid, ức chế COX II…. [11] Sự xuất hiện dị vòng pyrazolin trong một số thuốc như noramidopyrin, methampyron, phenylbutazon, sulfinpyrazon tạo tiền đề cho việc nghiên cứu phát triển thuốc dựa trên cấu trúc 2-pyrazolin. Các nghiên cứu về hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm cũng cho thấy tiềm năng của nhóm cấu trúc này trong việc tìm ra các kháng sinh mới. [11] Đặc biệt về cơ chế kháng khuẩn, nhóm cấu trúc 2-pyrazolin được cho là ức chế enzym FabH, một đích tác động mới so với protein đích của các kháng sinh cổ điển. [6] [21] Nhằm góp phần nghiên cứu, tìm kiếm thuốc kháng sinh mới, đề tài “Tổng hợp và thử hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm một số dẫn xuất 2-pyrazolin” được thực hiện với mục tiêu tổng hợp, thử hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm và tìm mối liên quan cấu trúc – hoạt tính của một số dẫn chất 2-pyrazolin. Mục tiêu nghiên cứu 1. Tổng hợp các chalcon từ 5-bromosalicylaldehyd và các dẫn chất acetophenon. 2. Tổng hợp các dẫn chất 2-pyrazolin từ chalcon và các dẫn chất của hydrazin. 3. Thử hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm in vitro của các dẫn chất 2-pyrazolin 4. Khảo sát mối liên quan cấu trúc – hoạt tính của các dẫn chất 2-pyrazolin dựa trên các giá trị MIC và mô hình gắn kết với protein FabH. . . 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1. TỔNG QUAN VỀ CÁC DẪN CHẤT 2-PYRAZOLIN Pyrazol thuộc nhóm dị vòng thơm chứa nitơ, cấu trúc này xuất hiện trong nhiều phân tử thuốc với nhiều tác động khác nhau. Hoạt tính đa dạng của pyrazol tạo tiền đề cho việc biến đổi cấu trúc pyrazol thành 2-pyrazolin (hay 4,5-dihydro-1H-pyrazol). [4] So với pyrazol, các pyrazolin có tính base mạnh hơn, ít ổn định hơn và có các tính chất của hợp chất chưa no. Nitơ giàu điện tử trong các dị vòng là đối tượng cho quá trình khử và oxi hóa. Vòng 2-pyrazolin hấp thu ánh sáng trong vùng 300-400 nm và phát huỳnh quang do hệ thống liên hợp của hai nguyên tử nitơ dị vòng với liên kết đôi. Hệ liên kết N1-N2=C3 theo kiểu π-σ-ρ ảnh hưởng tới cấu trúc của vòng, trừ nguyên tử C5, các nguyên tử khác trong vòng 2-pyrazolin cùng nằm trên một mặt phẳng. Sự chệch hướng này cũng gây ra nhiều khác biệt trong hoạt tính của các dẫn chất này....[25] Hình 2.1. Cấu trúc pyrazol và 2-pyrazolin Hình 2.2. Một số thuốc có cấu trúc pyrazolin . . Một số alkaloid, vitamin, phẩm nhuộm…. chứa nhân pyrazolin. Antipyrin (2,3dimethyl-1-phenyl-3-pyrazolin-5-on) là dẫn chất pyrazolin đầu tiên đã từng được sử dụng để làm thuốc kháng viêm và giảm đau. Cấu trúc này cũng hiện diện trong nhiều phân tử có tác dụng điều trị: noramidopyrin, methampyron, phenylbutazon, sulfinpyrazon…, điều này mở ra một hướng nghiên cứu mới: thay đổi các nhóm thế để thu được các dẫn xuất 2-pyrazolin với nhiều tác động sinh học khác nhau. Hình 2.3. Các nhóm thế khác nhau trên nhân 2-pyrazolin Sự biến đổi nhóm thế trên 2-pyrazolin bao gồm sự thay thế các nhân thơm, dị vòng thơm vào vị trí 3,5. Các nhóm thế trên nhân thơm có thể tăng độ hòa tan trong nước của phân tử, các nhân thơm gắn vào có thể kết hợp với hoạt tính của vòng pyrazolin. Nhiều nghiên cứu chỉ ra rằng nhóm thế trên N1 đóng vai trò quan trọng trong việc thể hiện hoạt tính sinh học. Hoạt tính thay đổi đáng kể với sự biến thiên của nhóm thế trên N1: acetyl, amid, phenyl… Các nhóm thế R1, R2, R có thể là alkyl, nhân thơm hoặc dị vòng thơm….[4] Có nhiều nghiên cứu về hoạt tính sinh học của các dẫn chất 2-pyrazolin. Suresh Kumar và cộng sự (2009) tổng hợp thông tin về các dẫn chất 2-pyrazolin trong các nghiên cứu từ năm 2005 đến 2009 [17]. Năm 2011, M. Yusuf và cộng sự tổng hợp các nghiên cứu về các dẫn xuất 2-pyrazolin từ năm 2007 đến 2011 [44]. Năm 2012, Dipankar Bardalai và cộng sự đã điểm lại các dẫn chất 2-pyrazolin có tác dụng kháng viêm giảm đau được tổng hợp từ 1993-2011 [5]. Các tác giả chỉ ra rằng những hợp chất có cấu trúc 2-pyrazolin thể hiện hoạt tính sinh học rất đa dạng: kháng khuẩn, kháng nấm, kháng virus, kháng lao, kháng sốt rét, kháng kí sinh trùng, kháng amip, kháng viêm, kháng ung thư, chống trầm cảm, kháng androgen, chống oxi hóa ức chế tổng hợp nitric oxid, ức chế COX II, monoamin oxidase, xanthin oxidase, đối vận thụ thể CB1 cannabinoid,... . . Năm 2013, Jimi Marin và Rai Kumar nghiên cứu mối liên quan cấu trúc – tác động của nhóm thế trên N1 và các hướng tổng hợp các dẫn xuất 2-pyrazolin mới. Các nhóm thế trên N1 ảnh hưởng quan trọng tới đến kiểu tác dụng của các dẫn chất [4]. Các dẫn chất trong những nghiên cứu từ năm 2009 – 2013 được chia làm 3 nhóm với các kiểu tác động đặc trưng. R, R1, R2 có thể là alkyl, nhân thơm, dị vòng thơm Nhóm 1: Y = -H, Nhóm 2: Y = R = -CH3, -NH2, -NHR’ hoặc alkyl. X = S, O. , hoặc nhân thơm, dị vòng thơm, dị vòng nitơ. X = S, O. Nhóm 3: Y = , R = -H, -SO2NH2, -NO2, -Cl,…. Các chất trong nhóm 1 cho tác động kháng ung thư, ức chế FabH, ức chế COX-II, kháng viêm, chống trầm cảm, chống co giật, ức chế xanthin oxidase, ức chế MAO. Hình 2.4. Các dẫn chất kháng ung thư nhóm 1 . . Hình 2.5. Các dẫn chất ức chế FabH nhóm 1 Các chất trong nhóm 2 cho tác động kháng khuẩn, kháng lao, kháng amip, kháng HIV, kháng sốt rét, giảm đau. Năm 2010, Joshi R.S. và cộng sự tổng hợp các dẫn chất thế có hoạt tính giảm đau. [14] Hình 2.6. Các dẫn chất có hoạt tính giảm đau nhóm 2 Các chất trong nhóm 3 cho tác động kháng khuẩn, kháng nấm, kháng viêm, chống nhiễm trùng, kháng ung thư. Năm 2010, Shaharyar M. và cộng sự tổng hợp các dẫn chất có hoạt tính kháng ung thư. [34] Hình 2.7. Các dẫn chất kháng ung thư nhóm 3 Năm 2016, Khaled A. Abdellatif và Wael A. A. Fadaly tổng hợp và thử hoạt tính ức chế cyclooxygenase, kháng viêm, khả năng gây loét và hoạt tính giảm đau của các dẫn chất 1,3,5-triaryl-4,5-dihydro-1H-pyrazol, kết quả thu được 4 dẫn chất với hoạt tính kháng viêm tốt hơn, ít gây loét hơn so với celecoxib và ibuprofen. Thêm vào đó, kết quả docking cho thấy sự tương quan giữa hoạt tính và điểm số docking. [2] . . Hình 2.8. Các chất trong nghiên cứu của Khaled A. Abdellatif Từ năm 2012 đến 2014, nhóm nghiên cứu của Hai-Liang Zhu đã tổng hợp 3 nhóm dẫn chất của 2-pyrazolin, thử hoạt tính ức chế B-Raf kinase, sau đó xây dựng mô hình docking và 3D-QSAR trên B-Raf kinase. Kết quả của các nghiên cứu chỉ ra rằng nhóm –OH phenol trên nhân thơm gắn với C5 làm tăng hoạt tính ức chế B-Raf kinase của các dẫn chất 2-pyrazolin, mặt khác, một nhóm thế có kích thước nhỏ mang điện tích âm gắn trên C5 cũng đem lại hiệu quả. Nhóm thế trên N1 cũng có ảnh hưởng lớn đến hoạt tính của các dẫn chất này, sự tăng kích thước nhóm thế trên N1 cũng làm tăng hoạt tính. [18] [19] [42] Hình 2.9. Các chất trong nghiên cứu của Hai-Liang Zhu và cộng sự Năm 2015, dựa vào mô hình docking và 3D-QSAR trên B-Raf V600E, Hai-Liang Zhu tiếp tục tổng hợp các dẫn chất 3-aryl-5-(thiophen-2-yl)-1-(4-arylthiazol-2-yl)4,5-dihydro-1H-pyrazol. Kết quả thu dẫn chất với R1 = -Cl, R2 = -CF3 có IC50 trên BRaf V600E và trên hai dòng tế bào WM266.4, MCF-7 lần lượt là 0,05 μM; 0.12 μM và 0.16 μM. Các giá trị này tương đương với thuốc sorafenid (với IC50 tương ứng là 0,03 μM; 0,06 μM và 0,19 μM). [45] . . Hình 2.10. Các chất trong nghiên cứu của Hai-Liang Zhu năm 2015 2.2. HOẠT TÍNH KHÁNG KHUẨN KHÁNG NẤM CỦA CÁC DẪN CHẤT 2-PYRAZOLIN Năm 2010, P. M. Sivakumar và cộng sự đã tổng hợp 16 dẫn chất 3,5-triphenyl-4,5dihydro-1H-pyrazol (Hình 2.11) và thu được các dẫn chất có hoạt tính kháng khuẩn đáng kể với nhóm thế X là các halogen, kết quả của nghiên cứu này chỉ ra rằng, nhóm thế p-halogeno làm cho hoạt tính của hợp chất tổng hợp mạnh hơn so với nhóm methoxy, nitro và hydroxy. Hoạt tính của các chất có tương quan chặt chẽ tới nội năng (R = 0,99) và giá trị Alog P (R từ -0,87 đến -0,99). [36] Hình 2.11. Cấu trúc các chất trong nghiên cứu của Sivakumar Năm 2012, Hui Deng và cộng sự tổng hợp các dẫn chất 3-(furan-2-yl)-2-pyrazolin, các chất này được thử hoạt tính kháng nấm. Kết quả thu được hai dẫn chất A, B và C có giá trị EC50 trên Rhizoctonia solani tương đương so với chất đối chiếu carbendazim (EC50 lần lượt là 3,46; 3,20; 4,86 và 4,36 μg/mL). Bên cạnh đó, kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng các chất có hai nhóm thế furanyl ở C3 và C5 có hoạt tính tăng đáng kể so với các dẫn chất chỉ có một nhóm thế ở C3. Nhóm acetyl ở N1 cho hoạt tính mạnh hơn nhóm phenyl. [8] Mohammad M. Ibrahim và cộng sự tổng hợp và thử hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm của 8 dẫn chất của 3-(2,5-dicloro-3-thienyl)-4,5-dihydro-1H-pyrazol. Các dẫn . . chất này đều cho hoạt tính tương đương với ampicillin trên S. aureus, B. subtilis, gentamicin trên E. coli và fluconazol trên M. mehei, A. niger. Hình 2.12. Các chất có hoạt tính tốt trong nghiên cứu của Hui Deng Hình 2.13. Các dẫn chất trong nghiên cứu của Mohammad M. Ibrahim và cộng sự Javarappa Rangaswamy tổng hợp các dẫn chất N-aryl-3-(benzofuran-2-yl)-5-(4hydroxy-3-methoxyphenyl)-4,5-dihydro-1H-pyrazol-1-carboxamid. Các chất có nhóm thế ở vị trí para trên nhóm N-aryl trên đều cho hoạt tính từ vừa đến mạnh, trong đó có ba dẫn chất D, E, F cho hoạt tính trên các chủng Escherichia coli, Staphylococcus aureus và Pseudomonas aeruginosa tương đương streptomycin. Hoạt tính kháng nấm trên các chủng Aspergillus flavus, Chrysosporium keratinophilum, Candida albicans tương đương fluconazol. Các dẫn chất này có nhóm thế p-halogeno trên nhóm N-aryl thể hiện hoạt tính mạnh hơn so với các nhóm thế p-methyl, pmethoxy, p-nitro. Hoạt tính của D mạnh hơn E và E mạnh hơn F có liên quan đến nhóm thế p-floro, p-cloro, p-bromo tương ứng trong cấu trúc của A, B, C. [32] Hình 2.14. Các dẫn chất trong nghiên cứu của Javarappa Rangaswamy (2012) . . Năm 2013, Javarappa Rangaswamy và cộng sự tổng hợp 18 dẫn chất với các nhóm thế khác nhau trên nhân benzoyl gắn trên N1 của 3-(benzofuran-2-yl)-5-(4methoxyphenyl)-1-benzoyl-4,5-dihydro-1H-pyrazol. Kết quả thu được 4 dẫn chất có hoạt tính trên Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeroginosa tương dương streptomycin, hoạt tính trên Aspergillus flavus, Chrysosporium keratinophilum, Candida albicans tương đương fluconazol. Trong đó, dẫn chất có nhóm thế flo và cloro cho hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm tốt hơn so với dẫn chất thế brom. [31] Hình 2.15. Các dẫn chất trong nghiên cứu của Javarappa Rangaswamy (2013) Y. Rajendra Prasad và cộng sự thực hiện phản ứng đóng vòng trên mạch nhánh của 5-(2,6-difluorophenyl)-3-phenyl-4,5-dihydropyrazol-1-carbothioamid tạo ra các dẫn chất với nhóm thế dị vòng trên N1 của nhân 2-pyrazolin. Trong đó có bốn dẫn chất cho tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm tốt trên các chủng thử nghiệm (MIC từ 4 – 16 μg/mL). [29] Năm 2014, Jia Jia Liu và cộng sự tổng hợp các dẫn xuất thế của 1-acetyl-3-phenyl-5(2-(4’-trifloromethyl-2',6'-trinitro-phenoxy)phenyl)-4,5-dihydro-1H-pyrazol, các chất này được thử hoạt tính kháng khuẩn trên các chủng B. subtilis, S. aureus, P. aeruginosa, E. coli. Kết quả hầu hết các chất này có hoạt tính tốt trên các chủng thử nghiệm với giá trị MIC từ 0,39 – 12,5 μg/mL. Các dẫn chất có nhóm thế cloro ở vị trí 5 trên vòng B cho tác dụng tốt hơn các dẫn chất khác, nếu nhóm thế ở vòng A là bromo sẽ thu được hợp chất có MIC trên các chủng thử nghiệm tương đương với hai thuốc đối chiếu là penicillin và kanamycin B. Trong nghiên cứu này, Jia Jia Liu đã làm rõ cơ chế tác động bằng sự tương quan giữa giá trị MIC trên hai chủng S. aureus, .