Docking Các Ligand Với Mục Tiêu Tác Động Và Đánh Giá Kết Quả

- Method (phương pháp): Conj Grad (Gradient liên hợp)

- Termination →Enery Change: 0,0001 kcal/mol

- Mã Iterations (số bước lặp lại): 10.000

- Modify →Charge (Trường lực): Gasteiger-Huckel

- Các thông số khác được để mặc định.

Động lực học phân tử được tiến hành bằng công cụ Compute →Dynamics →Setup Simulated Annealing. Thông số Run = 5 và các thông số khác mặc định. Quá trình động học mô phỏng này có tác dụng giúp phân tử vượt qua trạng thái năng lượng tối thiểu cục bộ. Sau đó, nhờ lần tối thiểu hóa năng lượng thứ 2 để tìm ra trạng thái năng lượng tối thiểu toàn phần của phân tử đó.

Sau khi thực hiện bước chuẩn bị này, các ligand sẽ được lưu thành một tập dữ liệu chung định dạng *.sdf để phần mềm LeadIT 2.1.8 [126] có thể đọc được và thực hiện docking.

2.4.2. Docking lặp lại (re-docking)

Để đánh giá các thông số docking, cách xử lý protein và ligand có phù hợp hay không, quá trình docking lặp lại (re-docking) được tiến hành, phân tử hợp chất (ligand) có sẵn trong cấu trúc tinh thể phức hợp được trích xuất ra docking lặp lại vào khoang gắn kết. Các bước tiến hành re-docking như sau:

- Ligand đồng kết tinh được xuất ra và lưu lại dưới dạng *.mol2 (ví dụ: tên Ligand_export.mol2.)

- Vẽ ligand đồng kết tinh và xử lý bằng Sybyl-X 1.1 (như bước 2.5.1.2), lưu lại dưới dạng *.mol2, đặt tên Ligand_ve.mol2.

- Ligand đồng kết tinh được xử lý tương tự với ligand vẽ, lưu lại dưới dạng *.mol2, đặt tên Ligand_xu-ly.mol2.

- Tập hợp ba ligand lại thành một tập dữ liệu, lưu lại dưới dạng *.sdf.

- Tiến hành re-doking với phần mềm LeadIT với các bước tiến hành được miêu tả như bước 1.4.3., sau đó xác định giá trị RMSD (căn bậc hai của bình phương độ lệch trung bình của cấu dạng ligand sau docking so với cấu dạng có sẵn trong cấu trúc tinh thể). Kết quả re-docking đáng tin cậy khi RMSD ≤ 2 Å, đồng thời so sánh các tương tác trong cấu trúc tinh thể với các tương tác tạo ra sau docking có giống nhau hay không.

2.4.3. Docking các ligand với mục tiêu tác động và đánh giá kết quả

Khi khoang gắn kết đã được xây dựng, tiến hành docking bằng Docking →Define FlexX Docking →Docking Library →Load File. Các thông số sử dụng khi docking là:

- Number of Poses to Keep (số cấu dạng có chỉ số docking âm nhất được giữ lại): Top10 (10)

- Docking Library: thư viện ligand được sử dụng.

- Maximum Number of Solutions per Iteration (số lần lặp lại tối đa): 1.000.

- Maximum Number of Solutions per Fragmentation (số lần phân mảnh tối đa): 200.

Chọn Apply & Dock! để bắt đầu docking.

Kết quả sau khi docking được lưu dưới dạng tệp *.sdf bằng đường dẫn Docking

→Export Poses. Toàn bộ quá trình docking cũng được lưu lại bằng đường dẫn

LeadIT →Save Project As, định dạng *.fxx.

Kết quả tương tác giữa cấu dạng docking của các ligand với vị trí gắn kết của CPT trong phức hợp TopI-DNA được hiển thị và phân tích bằng phần mềm Discovery Studio Visualizer 4.0 và MOE 2015.10. Các tương tác này bao gồm: liên kết hydro, tương tác π-π, tương tác van der Waals, các tương tác cation-π, các tương tác ion.

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN

3.1. Tổng hợp các dẫn xuất benzimidazole và indole

3.1.1. Tổng hợp các dẫn xuất benzimidazole

Bảng 3.1. Cấu trúc và hiệu suất tổng hợp của các dẫn xuất benzimidazole tổng hợp

Số

thứ tự

Tên dẫn xuất	X	Y	Z	R1	R2	R3	R4	Hiệu suất* (%)
1	12H	H	H	-	OH	H	H	H	73
2	13H	H	H	-	H	OH	H	H	81
3	14H	H	H	-	H	H	OH	H	91
4	1MM	H	H	-	H	H	OCH3	H	81
5	1DM	H	H	-	OCH3	H	H	OCH3	74
6	1TM	H	H	-	H	OCH3	OCH3	OCH3	73
7	1DA	H	H	-	H	H	N(CH3)2	H	97
8	12N	H	H	-	NO2	H	H	H	73
9	1TF	H	H	-	CF3	H	H	H	82
10	1IV	H	H	-	H	OCH3	OH	I	97
11	1BO	H	H	-	H	H	O-CH2-Ph	H	77
12	1BA	H	H	-	H	H	H	H	97
13	22H	H	CH3	-	OH	H	H	H	96
14	23H	H	CH3	-	H	OH	H	H	98
15	24H	H	CH3	-	H	H	OH	H	89
16	2MM	H	CH3	-	H	H	OCH3	H	89
17	2DM	H	CH3	-	OCH3	H	H	OCH3	83
18	2TM	H	CH3	-	H	OCH3	OCH3	OCH3	93
19	2DA	H	CH3	-	H	H	N(CH3)2	H	97
20	22N	H	CH3	-	NO2	H	H	H	88
21	2TF	H	CH3	-	CF3	H	H	H	90
22	2IV	H	CH3	-	H	OCH3	OH	I	98
23	2BO	H	CH3	-	H	H	O-CH2-Ph	H	95
24	32H	H	Cl	-	OH	H	H	H	68
25	33H	H	Cl	-	H	OH	H	H	54
26	34H	H	Cl	-	H	H	OH	H	41
27	3MM	H	Cl	-	H	H	OCH3	H	63
28	3DM	H	Cl	-	OCH3	H	H	OCH3	84

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 186 trang tài liệu này.

3TM	H	Cl	-	H	OCH3	OCH3	OCH3	81
30	3DA	H	Cl	-	H	H	N(CH3)2	H	81
31	32N	H	Cl	-	NO2	H	H	H	67
32	3TF	H	Cl	-	CF3	H	H	H	83
33	3IV	H	Cl	-	H	OCH3	OH	I	98
34	3BO	H	Cl	-	H	H	O-CH2-Ph	H	48
35	42H	Cl	Cl	-	OH	H	H	H	85
36	43H	Cl	Cl	-	H	OH	H	H	78
37	44H	Cl	Cl	-	H	H	OH	H	78
38	4MM	Cl	Cl	-	H	H	OCH3	H	87
39	4DM	Cl	Cl	-	OCH3	H	H	OCH3	82
40	4TM	Cl	Cl	-	H	OCH3	OCH3	OCH3	90
41	4DA	Cl	Cl	-	H	H	N(CH3)2	H	73
42	42N	Cl	Cl	-	NO2	H	H	H	32
43	4TF	Cl	Cl	-	CF3	H	H	H	52
44	4IV	Cl	Cl	-	H	OCH3	OH	I	85
45	4BO	Cl	Cl	-	H	H	O-CH2-Ph	H	68
46	52H	H	Ph-CO	-	OH	H	H	H	75
47	53H	H	Ph-CO	-	H	OH	H	H	78
48	54H	H	Ph-CO	-	H	H	OH	H	84
49	5MM	H	Ph-CO	-	H	H	OCH3	H	84
50	5TM	H	Ph-CO	-	H	OCH3	OCH3	OCH3	83
51	5DA	H	Ph-CO	-	H	H	N(CH3)2	H	98
52	52N	H	Ph-CO	-	NO2	H	H	H	54
53	5TF	H	Ph-CO	-	CF3	H	H	H	53
54	5IV	H	Ph-CO	-	H	OCH3	OH	I	98
55	5BO	H	Ph-CO	-	H	H	O-CH2-Ph	H	76
56	62H	H	-	Ph- CH(OH)	OH	H	H	H	42
57	63H	H	-	Ph- CH(OH)	H	OH	H	H	56
58	64H	H	-	Ph- CH(OH)	H	H	OH	H	38
59	6MM	H	-	Ph- CH(OH)	H	H	OCH3	H	71
60	6TM	H	-	Ph- CH(OH)	H	OCH3	OCH3	OCH3	76
61	6DA	H	-	Ph- CH(OH)	H	H	N(CH3)2	H	63
62	6TF	H	-	Ph- CH(OH)	CF3	H	H	H	28
63	6IV	H	-	Ph- CH(OH)	H	OCH3	OH	I	96
64	6BO	H	-	Ph- CH(OH)	H	H	O-CH2-Ph	H	43

(*) Hiệu suất toàn phần

Kết quả tổng hợp 64 dẫn xuất benzimidazole được trình bày ở bảng 3.1. Ở giai đoạn đầu tiên các dẫn xuất o-phenylenediamine được cho ngưng tụ với một loạt các

benzaldehyde chứa các nhóm thế khác nhau (OH, OCH3, NO2, N(CH3)2, CF3, I, O- CH2-Ph) ở điều kiện êm dịu, sử dụng hỗn hợp dung môi ethanol và nước (tỉ lệ 9:1) và chất oxy hóa Na2S2O5, với hiệu suất từ 32% đến 98%. Na2S2O5 là một muối vô cơ, khó hòa tan trong dung môi hữu cơ như ethanol, phải sử dụng nhiệt độ cao để tiến hành phản ứng, dẫn đến khó kiểm soát phản ứng hoặc tạo ra các sản phẩm phụ không mong muốn [41, 128]. Do đó nước được cho vào nhằm mục đích tăng khả năng hòa tan của Na2S2O5 vào trong dung dịch phản ứng, giúp phản ứng xảy ra dễ dàng ở điều kiện êm dịu, hạn chế sản phẩm phụ sinh ra, quá trình xử lý sau phản ứng trở nên đơn giản hơn.

Tiếp theo đó là các dẫn xuất 52H, 53H, 54H…5BO được đem đi khử bằng tác nhân NaBH4 trong methanol, thu được các dẫn xuất 62H, 63H, 64H…6BO, với hiệu suất từ 28% đến 96%. Ưu điểm của phương pháp khử này là dùng tác nhân khử êm dịu NaBH4 và methanol là dung môi được sử dụng phổ biến trong các phòng thí nghiệm. Khó khăn ở phương pháp này là NaBH4 phân hủy nhanh, dễ hút ẩm trong quá trình tiến hành phản ứng, do đó tỉ lệ mol giữa tác nhân phản ứng và NaBH4 được điều chỉnh lại 1:2 thay vì 1:1 để đảm bảo thu được sản phẩm ở hiệu suất tối đa.

3.1.2. Tổng hợp các dẫn xuất indole

Bảng 3.2. Cấu trúc và hiệu suất của các dẫn xuất indole tổng hợp

Hợp chất

Amine bậc hai

Dung môi

Hiệu suất

(%)

CPF

COOH

MeOH

CMF

COOH

MeOH

CAF

COOH

MeOH

CIF

H	COOH		H	MeOH	60
PPF	H	C6H5		H	EG	63

PMF	H	C6H5		H	EG	59
PAF	H	C6H5		H	EG	94
CPM	H	COOH		4-MeO-C6H4	EG	89

CMM	H	COOH		4-MeO-C6H4	EG	86
CIM	H	COOH		4-MeO-C6H4	EG	62
PPM	H	C6H5		4-MeO-C6H4	EG	61

IPM	H	H		4-MeO-C6H4	EG	88

BPM	Br	H		4-MeO-C6H4	EG	78

BPC	Br	H		4-Cl-C6H4	EG	79

Sử dụng phản ứng Mannich, 14 dẫn xuất 3-aminoalkylated indole đã được tổng hợp từ các indole, aldehyde và các amine vòng no gồm pyrrolidine, morpholine, 1- methylpiperazine và piperidine trong điều kiện êm dịu, sử dụng methanol và ethylene glycol là dung môi (bảng 3.2). Ở phản ứng tổng hợp các dẫn xuất CPF, CMF, CAF và CIF, methanol dễ dàng hòa tan các tác chất, phản ứng cho hiệu suất khá cao từ 53% đến 98%. Tuy nhiên ở các dẫn xuất tiếp theo, việc hòa tan tác chất indole và đặc biệt là các benzaldehyde như 4-methoxybenzaldehyde và 4-chlorobenzaldehyde gặp khó khăn, hỗn hợp phản ứng có dạng sệt, không tạo thành một hệ đồng thể khiến cho

phản ứng diễn ra khó khăn. Sử dụng nước và các chất hỗ trợ phân tán như sodium dodecyl sulfate hoặc hệ dung môi methanol:nước để tiến hành phản ứng đều thất bại [75]. Ethylene glycol (EG) đã được lựa chọn dựa vào khả năng xúc tác phản ứng Mannich đa hợp phần, cũng như khả năng hòa tan tốt các tác chất phản ứng ban đầu [118]. Bằng cách sử dụng EG các dẫn xuất còn lại (PPF, PMF, PAF, CPM, CMM, CIM, PPM, IPM, BPM và BPC) đã được tổng hợp thành công với hiệu suất từ 59% đến 94%.

Về khả năng phản ứng, sử dụng 4 indole với tính acid khác nhau 2- phenylindole (pKa = 16,80), indole (pKa = 16,20), 5-bromoindole (pKa = 16,04), indole-2-carboxylic acid (pKa = 4,44) được cho phản ứng với lần lượt các ion iminium được tạo từ 4-methoxy benzaldehyde và các amine vòng no (pyrrolidine, morpholine, 1-methylpiperazine và piperdine) trong môi trường EG. Chỉ có indole-2-carboxylic acid tạo được nhiều sản phẩm hơn các indole khác (3 sản phẩm CPM, CMM và CIM so các indole khác chỉ có 1 sản phẩm PPM, IPM và BPM). Các sản phẩm khác (2- phenylindole, indole và 5-bromoindole với amine piperidine, 1-methylpiperazine và morpholine) không được tạo thành dù điều kiện tiến hành phản ứng là như nhau. Kết quả này cho thấy indole càng có tính acid, phản ứng Mannich đa hợp phần càng dễ xảy ra. Điều này có thể lý giải trong môi trường acid do indole-2-carboxylic acid tạo ra đã giúp quá trình proton hóa tách nước tạo thành ion iminium diễn ra thuận lợi và nhanh hơn so với môi trường không có tính acid, làm quá trình tạo thành sản phẩm diễn ra dễ dàng hơn.

3.2. Xác định cấu trúc của các dẫn xuất benzimidazole và indole

3.2.1. Xác định cấu trúc của 64 dẫn xuất benzimidazole

3.2.1.1. 2-(1H-benzimidazol-2-yl)-phenol (ký hiệu 12H)

Sản phẩm dạng bột màu trắng, tnc (°C) = 230 – 231 °C.

Phổ FTIR (cm-1) (Phụ lục 1 – PL.1): 3457 (O-H), 3324 (N–H), 1631 (C=N), 1261 (C–N).

Phổ HR-ESI-MS (PL.2) cho mũi ion phân tử giả với m/z: [M+H]+ = 211,08771 (C13H10N2O, tương ứng lý thuyết [M+H]+ = 211,08714).

Phổ 1H-NMR (500 MHz, DMSO-d6, ppm, J = Hz) (PL.3, 4): 7,00-7,05 (2H,

m, H-3’ và H-5’), 7,29 (2H, m, H-5 và H-6), 7,38 (1H, td, J = 1,5 và J = 8,5, H-4’),

7,61 (1H, d, J =6,5, H-7), 7,72 (1H, d, J = 6, H-4), 8,06 (1H, dd, J = 1,5 và J = 7,5,

H-6’), 13,14-13,17 (2H, br s, N-H và O-H). Phổ 13C-NMR (125 MHz, DMSO-d6, 

ppm) (PL.5, 6): 111,45 (C-7), 112,53 (C-1’), 117,11 (C-3’), 117,85 (C-4), 119,04

(C-5’), 122,34 (C-5), 123,21 (C-6), 126,14 (C-6’), 131,66 (C-4’), 133,06 (C-8),

140,80 (C-9), 151,63 (C-2), 157,95 (C-2’).

3.2.1.2. 3-(1H-Benzimidazol-2-yl)-phenol (13H)

Sản phẩm dạng bột màu nâu, tnc (°C) = 266 – 267 °C.

Phổ FTIR (cm-1) (PL.6): 3278 (N–H), 1590 (C=N); 1219 (C–N).

Phổ HR-ESI-MS (PL.7) cho mũi ion phân tử giả với m/z: [M+H]+ = 211,08723 (C13H10N2O, tương ứng lý thuyết [M+H]+ = 211,08714).

Phổ 1H-NMR (500 MHz, DMSO-d6,  ppm, J = Hz) (PL.8, 9): 6,90 (1H, dd, J = 1,5 và J = 8,0, H-4’), 7,18-7,20 (2H, m, J = 3,0 và J = 5,5, H-5 và H-6), 7,34 (1H, t, J = 7,5, H-5’), 7,58-7,60 (4H, m, H-4, H-7, H-2’ và H-6’), 9,69 (1H, s, O-H), 12,78 (1H, s, N-H). Phổ 13C-NMR (125 MHz, DMSO-d6,  ppm) (PL.10): 113,28 (C-

2’, C-7), 116,88 (C-4’), 117,14 (C-4, C-6’), 121,94 (C-5), 122,17 (C-6), 129,89 (C-

5’), 131,34 (C-1’), 138,99 (C-8), 143,52 (C-9), 151,28 (C-2), 157,68 (C-3’)

3.2.1.3. 4-(1H-Benzimidazol-2-yl)-phenol (14H)

Sản phẩm dạng bột màu nâu, tnc (°C) = 269 – 270 °C.

Phổ FTIR (cm-1) (PL.11): 3408 (O-H), 3242 (N–H), 1609 (C=N), 1250 (C–

N).

Phổ HR-ESI-MS (PL.12) cho mũi ion phân tử giả với m/z: [M+H]+ =

211,08723 (C13H10N2O, tương ứng lý thuyết [M+H]+ = 211,08714).

Phổ 1H-NMR (500 MHz, DMSO-d6, ppm, J = Hz) (PL.13, 14): 6,92 (2H, d, J = 8,5, H-3’ và H-5’), 7,16 (2H, dd, J = 3,0 và J = 6,0, H-5 và H-6), 7,54 (2H, dd,