Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt
Tiếng Anh | Tiếng Việt | |
AcOH | Acetic acid | |
br s | broad singlet | Mũi đơn rộng |
CC | Chromatography Column | Sắc ký cột |
CC50 | The 50% cytotoxic concentration | Nồng độ gây độc 50% |
CPT | Camptothecin | |
CTPT | Công Thức Phân Tử | |
d | Doublet | Mũi đôi |
DAD | Diode Array Detector | Đầu dò Diode Array |
dd | doublet of doublet | Mũi đôi đôi |
DEPT | Detortionless Enhancement by Polarization Transfer | Phổ DEPT |
DMA | Dimethylacetamide | |
DMSO | Dimethyl Sulfoxide | |
DMF | Dimethylformamide | |
DNA | Deoxyribonucleic Acid | |
EG | Ethylene glycol | |
EtOAc | Ethyl acetate | |
EtOH | Ethanol | |
FTIR | Fourier-transform infrared | Quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier |
h | Hour | Giờ |
HPLC | High-Performance Liquid Chromatography | Sắc ký lỏng hiệu năng cao |
HMBC | Heteronuclear Multiple Bond Coherence | Phổ tương tác dị nhân qua nhiều nối |
HR-ESI-MS | High Resolution Electrospray Ionisation Mass Spectrometry | Phổ khối lượng phun mù ion hóa phân giải cao |
HSQC | Heteronuclear Single Quantum Correlation | Phổ tương tác dị nhân qua một nối |
Có thể bạn quan tâm!
-
Nghiên cứu tổng hợp và đánh giá hoạt tính gây độc tế bào các dẫn xuất của benzimidazole và indole - 1 -
Một Số Thuốc Điều Trị Ung Thư Chứa Khung Benzimidazole -
Cấu Trúc Của Các Dẫn Xuất Benzimidazole- 1,3,4-Oxadiazole -
Tình Hình Nghiên Cứu Về Hoạt Tính Gây Độc Tế Bào Ung Thư Của Các Hợp Chất Có Khung Indole
Xem toàn bộ 186 trang tài liệu này.
Identification | Định danh | |
IC50 | Inhibitory Concentration 50% | Nồng độ ức chế 50 % |
J | Coupling constant | Hằng số ghép |
m | Multiplet | Mũi đa |
MCRs | Multicomponent reactions | Các phản ứng đa hợp phần |
MeOH | Methanol | |
MsOH | Methanesulfonic acid | |
MW | Microwave | Lò vi sóng |
nm | Nanometer | |
NMR | Nuclear Magnetic Resonance | Cộng hưởng từ hạt nhân |
RT (rt) | Room Temperature | Nhiệt độ phòng |
RMSD | Root-mean-square deviation | Độ lệch gốc-trung bình- bình phương |
OD | Optical Density | Mật độ quang |
PDB | Protein Data Bank | Ngân hàng dữ liệu protein |
PL | Phụ lục | |
ppm | parts per million | Phần triệu |
s | Singlet | Mũi đơn |
SAR | Structure-Activity Relationship | Mối quan hệ giữa hoạt tính và cấu trúc |
SD | Standard deviation | Độ lệch chuẩn |
SDS | Sodium dodecyl sulfate | |
STT | Số Thứ Tự | |
t | Triplet | Mũi ba |
TLC | Thin Layer Chromatography | Sắc ký lớp mỏng |
TMS | TetramethylSilane | |
TopI-DNA | Topoisomerase I-DNA | |
δ | Chemical shift | Độ dịch chuyển hóa học |
| Micro |
Danh mục các bảng
Bảng 1.1. Hoạt tính gây độc tế bào của các dẫn xuất sulfonyl bisbenzimidazole 9
Bảng 1.2. Hoạt tính sinh học của các dẫn xuất benzimidazole chứa vòng pyrazole 10
Bảng 1.3. Giá trị IC50 của các dẫn xuất 4a-4s 11
Bảng 1.4. Cấu trúc của các dẫn xuất benzimidazole- 1,3,4-oxadiazole 13
Bảng 1.5. Hoạt tính gây độc tế bào của các dẫn xuất 5a-5o, doxorubicin và Hoechst 33342 13
Bảng 2.1. Các hóa chất sử dụng trong quá trình tổng hợp 35
Bảng 2.2. Các dụng cụ và thiết bị sử dụng trong tổng hợp 36
Bảng 2.3. Cấu trúc của các dẫn xuất benzimidazole tổng hợp 37
Bảng 2.4. Cấu trúc của các dẫn xuất indole tổng hợp 42
Bảng 2.5. Các phần mềm và thiết bị sử dụng trong quá trình docking 48
Bảng 3.1. Cấu trúc và hiệu suất tổng hợp của các dẫn xuất benzimidazole tổng hợp ..53
Bảng 3.2. Cấu trúc và hiệu suất của các dẫn xuất indole tổng hợp 55
Bảng 3.3. Kết quả gây độc tế bào của các dẫn xuất benzimidazole 125
Bảng 3.4. Kết quả gây độc tế bào của các dẫn xuất indole 134
Bảng 3.5. Kết quả gây độc tế bào ung thư và tế bào thường của các dẫn xuất 53H, 5MM, IPM và BPM 138
Bảng 3.6. Kết quả re-docking với phức hợp TopI-DNA (PDB ID: 1T8I) 139
Bảng 3.7. Kết quả docking của ba dẫn xuất benzimidazole 5MM, 53H và 3BO và camptothecin trên phức hợp TopI-DNA (PDB ID: 1T8I) 140
Bảng 3.8. Kết quả docking của 3 dẫn xuất indole tốt nhất và camptothecin trên enzyme 1T8I 143
vii
Danh mục các sơ đồ
Sơ đồ 1.1. Một số phản ứng ngưng tụ vòng benzimidazole giữa o-phenylendiamine và mono acid hoặc dicarboxylic acid 15
Sơ đồ 1.2. Các phản ứng ngưng tụ khung benzimidazole từ o-phenylendiamine với các aldehyde 16
Sơ đồ 1.3. Một số phản ứng đóng vòng benzimidazole từ o-phenylendiamine và dẫn xuất acid anhydride 16
Sơ đồ 1.4. Tổng hợp dẫn xuất benzimidazole từ o-phenylendiamine với các ortho-ester
.......................................................................................................................................17
Sơ đồ 1.5. Tổng hợp dẫn xuất 2,5-dimethylbenzimidazole 17
Sơ đồ 1.6. Các phản ứng đóng vòng indole sử dụng xúc tác kim loại chuyển tiếp 22
Sơ đồ 1.7. Các phản ứng đóng vòng indole cổ điển không sử dụng xúc tác kim loại chuyển tiếp 22
Sơ đồ 1.8. Cơ chế của phản ứng Mannich 24
Sơ đồ 1.9. Tổng hợp các dẫn xuất 3-aminomethyl indole 25
Sơ đồ 1.10. Tổng hợp các dẫn xuất indole bằng phản ứng Mannich sử dụng xúc tác L- proline (trên), chất hoạt động bề mặt SDS và nước (dưới) 25
Sơ đồ 1.11. Phản ứng Mannich của indole, benzaldehyde và succinimide trong dung môi DMF 26
Sơ đồ 1.12. Phản ứng Mannich trong tổng hợp các dẫn xuất indole sử dụng MsOH và TBAI 26
Sơ đồ 2.1. Tổng hợp các dẫn xuất của benzimidazole 37
Sơ đồ 2.2. Cơ chế phản ứng đóng vòng benzimidazole 41
Sơ đồ 2.3. Tổng hợp các dẫn xuất của indole 42
Sơ đồ 2.4. Cơ chế phản ứng Mannich tạo các dẫn xuất 3-aminoalkylated indole 45
Sơ đồ 2.5. Sự chuyển hoá của muối MTT dưới tác động của ty thể 47
Danh mục các hình, ảnh
Hình 1.1. Cấu trúc vitamin B12 7
Hình 1.2. Sự hỗ biến của dẫn xuất 5(6)-methylbenzimidazole 7
Hình 1.3. Một số thuốc điều trị ung thư chứa khung benzimidazole 8
Hình 1.4. Một số thuốc thương mại có chứa khung indole 18
Hình 1.5. Thuật toán docking xây dựng gia tăng 28
Hình 1.6. Phép tam giác phân đặt ligand vào điểm gắn kết của protein 29
Hình 1.7. Mô tả enzyme topoisomerase I (TopI) và topoisomerase II (TopII) tháo xoắn chuỗi DNA 29
Hình 1.8. Cấu trúc của phức hợp enzyme TopI-DNA người (TopI-DNA) 30
Hình 1.9. (a) Cấu trúc của CPT, (b) Cấu trúc ba chiều của phức hợp bậc ba CPT-TopI- DNA, (c) CPT xen vào chuỗi xoắn DNA và (d) các amino acid ở vùng hoạt động của CPT trong phức hợp 31
Hình 1.10. Các tác nhân ức chế phức hợp Topoisomerase I-DNA có chứa khung benzimidazole 32
Hình 1.11. Kết quả docking của 5n: (A) 5n nằm trong khoang hoạt động của phức hợp TopI-DNA, (B) Các tương tác chính của 5n với khoang hoạt động của phức hợp TopI- DNA, (C) Cấu trúc 5n 32
Hình 1.12. Các tác nhân ức chế phức hợp Topoisomerase I-DNA có chứa khung indole
.......................................................................................................................................33
Hình 1.13. (A) Cấu trúc của dẫn xuất evodiamine 29u (B) Cấu hình docking của 29u và CPT được chồng lên (C) 29u gắn kết vào khoang hoạt động của TopI-DNA 34
Hình 2.1. Quá trình tổng hợp các dẫn xuất benzimidazole, giai đoạn (1) 40
Hình 2.2. Quá trình tổng hợp các dẫn xuất benzimidazole, giai đoạn (2) 41
Hình 2.3. Các bước tổng hợp các dẫn xuất 3-aminoalkylated indole 44
Hình 2.4. Cấu trúc khoang gắn kết của phức hợp TopI và chuỗi DNA xoắn kép với ligand CPT 50
Hình 3.1. Liên kết hydro nội phân tử của các dẫn xuất 2-(5(6)-substituted-1H- benzimidazol-2-yl)-phenol 109
Hình 3.2. Mối quan hệ giữa cấu trúc của các dẫn xuất benzimidazole tổng hợp và hoạt tính ức chế tế bào ung thư 133
Hình 3.3. Mối quan hệ giữa cấu trúc của các dẫn xuất indole tổng hợp và hoạt tính ức chế tế bào ung thư 138
Hình 3.4. Xếp chồng các cấu dạng của ligand đồng kết tinh CPT vào tinh thể của phức hợp TopI-DNA (PDB: 1T8I). Chuỗi kép DNA và TopI được biểu diễn bằng các dải băng màu xanh lá và xanh lam 140
Hình 3.5. Dẫn xuất 5MM tại khoang gắn kết CPT của phức hợp TopI-DNA 141
Hình 3.6. Dẫn xuất 53H tại khoang gắn kết CPT của phức hợp TopI-DNA 141
Hình 3.7. Camptothecin tại khoang gắn kết của phức hợp TopI-DNA 142
Hình 3.8. Mô hình 3D và 2D của CPT (A và B), 5MM (C và D), và 53H (E và F) chèn vào khoang gắn kết của phức hợp TopI-DNA 143
Hình 3.9. Dẫn xuất BPM tại khoang gắn kết CPT của phức hợp TopI-DNA 144
Hình 3.10. Dẫn xuất IPM tại khoang gắn kết CPT của phức hợp TopI-DNA 144
Hình 3.11. Dẫn xuất PPM tại khoang gắn kết CPT của phức hợp TopI-DNA 145
Hình 3.12. Mô hình 3D và 2D của BPM (A và B), IPM (C và D), và PPM (E và F) chèn vào khoang gắn kết của phức hợp TopI-DNA 146
MỞ ĐẦU
Theo một báo cáo vào tháng 2 năm 2021 cho thấy trong 10 năm vừa qua, FDA đã chấp nhận lưu hành gần 400 loại thuốc, trong đó dẫn đầu là thuốc điều trị ung thư (25%), kế tiếp đó là thuốc điều trị bệnh truyền nhiễm (15%) và rối loạn thần kinh (11%) [1]. Theo thống kê của tổ chức Y tế Thế giới (WHO), hàng năm trên thế giới có khoảng 10,1 triệu trường hợp mắc ung thư mới và khoảng 6,7 triệu người chết do ung thư, trong đó tỷ lệ tử vong do ung thư chiếm tới 12% trong tổng số các nguyên nhân gây tử vong ở người [2]. Từ các số liệu trên cho thấy việc điều trị ung thư vẫn luôn là mối quan tâm hàng đầu của nhân loại. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều bệnh nhân phải dừng điều trị do các tác dụng phụ của các loại thuốc điều trị ung thư hiện nay. Có 33% bệnh nhân chữa trị ung thư vú bằng palbociclib kết hợp letrozole buộc phải ngưng điều trị và 40-45% bệnh nhân buộc phải giảm liều do những tác dụng phụ của thuốc như buồn nôn, rụng tóc, đau khớp, loãng xương, suy nhược cơ thể, mệt mỏi…[3]. Do đó, việc tìm ra các thuốc chống ung thư mới hiệu quả hơn và ít tác dụng phụ hơn đang là vấn đề được quan tâm hàng đầu hiện nay.
Các hợp chất dị vòng luôn chiếm một vị trí quan trọng trong nghiên cứu tổng hợp dược. Trong đó benzimidazole và indole là một trong những hợp chất được ứng dụng rộng rãi nhất do chúng có nhiều hoạt tính sinh học như kháng ung thư [4, 5], kháng giun sán [6], kháng nấm [7], kháng vi khuẩn [8], virus [9], là chất dẫn truyền thần kinh [10]… Ngoài ra, trong một số thuốc điều trị ung thư đang lưu hành trên thị trường hiện nay, vẫn có sự hiện diện của khung benzimidazole và indole trong cấu trúc như nocodazole, abemaciclib, selumetinib và bendamustine, vincristine và vinblastin. Tuy nhiên cũng như các thuốc điều trị ung thư khác, chúng còn nhiều tác dụng phụ như: táo bón, nhức đầu, một số vấn đề về đường huyết, rụng tóc [10]… Do đó, việc tìm ra các tác nhân kháng ung thư mới dựa trên khung nền của benzimidazole và indole có hoạt tính ức chế tế bào ung thư tốt hơn, ít tác dụng phụ hơn vẫn đang được tiếp tục nghiên cứu. Trên cơ sở khoa học đó, đề tài: “Nghiên cứu tổng hợp và đánh giá hoạt tính gây độc tế bào các dẫn xuất của benzimidazole và indole” góp phần làm cơ sở khoa học cho việc nghiên cứu và tìm kiếm các tác nhân chống ung thư mới.
Mục tiêu nghiên cứu của luận án
1. Tổng hợp các dẫn xuất benzimidazole dựa trên phản ứng ngưng tụ các dẫn xuất của ortho-phenylenediamine và benzaldehyde; và tổng hợp các dẫn xuất indole bằng phản ứng đa hợp phần Mannich.
2. Đánh giá hoạt tính ức chế tế bào ung thư của các dẫn xuất benzimidazole và indole tổng hợp được; đánh giá hoạt tính ức chế tế bào thường của các dẫn xuất có tác dụng gây động tế bào ung thư tốt nhất; nghiên cứu mối quan hệ giữa hoạt tính và cấu trúc của các dẫn xuất, nhằm tìm kiếm các dẫn xuất tiềm năng.
3. Đề xuất cơ chế ức chế tế bào ung thư của các dẫn xuất benzimidazole và indole có hoạt tính tốt nhất bằng mô hình mô tả phân tử docking.
Các nội dung nghiên cứu chính
1. Tổng hợp các dẫn xuất benzimidazole bằng phản ứng đóng vòng ngưng tụ sử dụng tác nhân Na2S2O5 và tổng hợp các dẫn xuất indole bằng phản ứng đa hợp phần Mannich.
2. Xác định cấu trúc hóa học các dẫn xuất benzimidazole và indole tổng hợp được.
3. Đánh giá hoạt tính ức chế tế bào A549 (ung thư phổi), MDA-MB-231 (ung thư vú), PC3 (ung thư tuyến tiền liệt) của các dẫn xuất benzimidazole và indole đã tổng hợp và HEK 293 (tế bào thận gốc phôi ở người) của các dẫn xuất có tác dụng gây động tế bào ung thư tốt nhất. Phân tích mối quan hệ giữa hoạt tính và cấu trúc của chúng.
4. Xây dựng mô hình docking của các dẫn xuất benzimidazole và indole có hoạt tính gây độc tế bào ung thư tốt nhất trên enzyme mục tiêu topoisomerase I (PDB ID: 1T8I) nhằm giải thích cơ chế ức chế tế bào của chúng.
Những đóng góp mới của luận án
1. Tổng hợp 64 dẫn xuất benzimidazole và 14 dẫn xuất indole, trong đó có 16 cấu trúc benzimidazole và 5 cấu trúc indole hoàn toàn mới, theo SciFinder tháng 11 năm 2021.
2. Lần đầu tiên xác định hoạt tính gây độc tế bào của: (i) 60 benzimidazole trên dòng tế bào A549, 64 benzimidazole trên dòng tế bào MDA-MB-231 và PC3; (ii) 14 indole trên ba dòng tế bào A549, MDA-MB-231 và PC3; (iii) 2 benzimidazole và 2 indole trên dòng tế bào HEK 293, theo SciFinder tháng 11 năm 2021.
3. Giải thích cơ chế ức chế tế bào ung thư của các dẫn xuất benzimidazole và indole có hoạt tính tốt nhất bằng mô hình docking phân tử trên đối tượng phức hợp topoisomerase I-DNA và so sánh với đối chứng dương camptothecin.