TỔNG QUAN
TỔNG QUAN ATRANORIN
Depside là nhóm hợp chất bao gồm hai phân tử acid phenolic carboxylic đơn vòng liên kết qua liên kết ester, trong đó nhóm -O-CO- được gọi là liên kết depside Những hợp chất này là các chuyển hóa thứ sinh, phổ biến trong địa y, và có hoạt tính kháng khuẩn quan trọng, với các ví dụ như atranorin, acid divaricatic, acid lecanoric và acid evernic.
Hình 1.1 Cấu trúc hoá học của một vài hợp chất depside
Atranorin là một hợp chất tự nhiên thuộc khung depside, là dẫn xuất của β-orcinol, thường có mặt trong nhiều loài địa y như Cladoniaceae, Lecanoraceae, Parmeliaceae và Streocaulaceae Hợp chất này được Hesse phân lập lần đầu tiên vào năm 1898, và từ đó đã có nhiều nghiên cứu về hoạt tính sinh học và dược lý của nó.
Trong các nghiên cứu về hóa học của các địa y thuộc chi Parmotrema (phổ biến ở miền Nam Việt Nam) được thực hiện bởi nhóm nghiên cứu Nguyễn K P Phụng [3-
Atranorin được coi là một thành phần quan trọng với nhiều hoạt tính sinh học mạnh mẽ Hợp chất này thể hiện khả năng kháng khuẩn, kháng virus, kháng đột biến, kháng oxy hóa, kháng viêm, giảm đau và gây độc tế bào Ngoài ra, atranorin còn ức chế sự phát triển của một số dòng tế bào ung thư, hồi phục chức năng gan, tăng cường chức năng tim mạch và ức chế các enzyme liên quan đến bệnh chuyển hóa như tyrosinase, xanthine oxidase, glucosidase, acetylcholinesterase, cho thấy tiềm năng dược liệu lớn của nó.
Trong những năm gần đây, nghiên cứu về hoạt tính sinh học của atranorin đã gia tăng đáng kể Các công trình gần đây chỉ ra rằng atranorin có khả năng ức chế một số enzyme liên quan đến nấm đen da và bệnh Gout, đồng thời cho thấy tiềm năng gây độc tế bào và kháng lại nhiều dòng ung thư.
Hình 1.2 Cấu trúc hoá học của atranorin
1.1.2.1 Hoạt tính sinh học của at ano in và dẫn xuất của nó
Nhiều nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng atranorin sở hữu nhiều hoạt tính sinh học quý giá, bao gồm khả năng chống oxi hoá, chống trầm cảm, chống sốt rét, chống viêm, kháng khuẩn và kháng virus Đặc biệt, atranorin cho thấy tiềm năng kháng lại các dòng tế bào ung thư, với nghiên cứu của Backorova và các cộng sự chứng minh khả năng kháng 9 dòng tế bào ung thư ở người, bao gồm A2780, HeLa, MCF-7, SK-BR-3, HT-29 và HCT.
Nghiên cứu đã chỉ ra rằng atranorin có tiềm năng kháng ung thư mạnh mẽ, đặc biệt đối với các dòng tế bào A2780 và HT-29, cùng với khả năng ức chế tế bào LS174 và Fem-X Ngoài ra, atranorin cũng cho thấy hiệu quả kháng các dòng tế bào ung thư tuyến tiền liệt như LNCap và DU-145 khi sử dụng ở nồng độ cao Các nhóm nghiên cứu của Verma và Behera đã xác nhận hoạt tính ức chế enzyme tyrosinase mạnh mẽ từ cao chiết thô của địa y tự nhiên, khẳng định atranorin là hợp phần chính trong cả địa y tự nhiên và nuôi cấy.
Rennes 1, Rennes Pháp đã phân lập atranorin và các dẫn xuất từ loài địa y S evolutum Graewe, đồng thời tổng hợp hai dẫn xuất của atranorin Kết quả nghiên cứu cho thấy atranorin, thành phần chính của loài địa y này, cùng với hai dẫn xuất tổng hợp, có tác động đến vòng đời virus viêm gan siêu vi C (HCV) Hầu hết các hợp chất này cho thấy hoạt tính chống lại HCV với IC 50 khoảng 10 đến 70 μM, mạnh hơn so với phenol monoaromatic.
Hình 1.3 Atranorin và một số dẫn xuất kháng virus viêm gan siêu vi C (HCV)
1.1.2.2 Các nghiên cứu về at ano in
Nghiên cứu đầu tiên về chuyển hóa atranorin được thực hiện bởi Huneck và các cộng sự vào năm 1989, tập trung vào khả năng nhiệt phân và methanol phân của atranorin để tạo ra các hợp chất thứ cấp đơn giản.
Huneck và các cộng sự đã tiến hành nhiệt phân atranorin ở 230 o C trong 15 phút, sau đó từ từ nâng nhiệt độ lên 250 o C trong 30 phút, dẫn đến sự phân hủy atranorin thành các hợp chất nhỏ hơn như orcinol, methyl orcinolcarboxylat và methyl haematommate (Hình 1.4).
Hình 1.4 Phản ứng nhiệt phân atranorin
Phản ứng chloro hóa atranorin để tạo thành một hợp chất mới dichloroatranorin được công bố lần đầu tiên bởi Dias và cộng sự vào năm 2009 [19] (Hình 1.5)
Hình 1.5 Phản ứng chloro hoá atranorin
Vào năm 2015, nhóm nghiên cứu của Vu T.H tại Trường Đại học Rennes 1, Pháp đã thành công trong việc tổng hợp hai dẫn xuất của atranorin, bao gồm methyl-8-hydroxy-4-O-demethylbarbatate và methyl-4-O-demethylbarbatate Kết quả nghiên cứu cho thấy, các dẫn xuất này cùng với atranorin có tác động đáng kể đến vòng đời của virus viêm gan C (HCV).
Hình 1.6 Phản ứng tổng hợp methyl-8-hydroxy-4-O-demethylbarbatate từ atranorin
Hình 1.7 Phản ứng tổng hợp methyl-4-O-demethylbarbatate từ atranorin.
TỔNG QUAN VỀ HYDRAZONE
Hydrazone là các hợp chất thuộc nhóm azomethine, được đặc trưng bởi sự liên kết giữa hai nguyên tử nitrogen Điều này giúp phân biệt hydrazone với các hợp chất khác trong cùng nhóm như oxime và imine.
Nghiên cứu về cấu trúc tinh thể cho thấy nhóm >C=N–N< trong hydrazone có cấu trúc phẳng, với độ dài liên kết C=N dao động từ 1,27 đến 1,35Å, phụ thuộc vào các nhóm thế xung quanh Đồng phân hình học của hydrazone đã thu hút sự quan tâm của nhiều tác giả Gần đây, việc xác định cấu trúc lập thể chính xác của các hợp chất hydrazone đã được cải thiện nhờ vào các phương pháp vật lý hiện đại, đặc biệt là phương pháp cộng hưởng từ hạt nhân, hồng ngoại và tử ngoại.
Theo tài liệu [21], đồng phân syn và anti của hydrazone được xác định qua phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR), trong đó đồng phân syn có tín hiệu carbon của nhóm >C=N< dịch chuyển về vùng từ trường cao hơn so với đồng phân anti Ngoài ra, khi nhóm thế Y là H, tín hiệu của nhóm –NH– trên phổ 1H-NMR của đồng phân syn cũng dịch chuyển về vùng từ trường cao hơn so với đồng phân anti.
Hydrazone được hình thành từ phản ứng giữa hydrazine hoặc hydrazide với aldehyde hoặc ketone Liên kết đôi C=N trong hydrazone không chỉ là yếu tố chính trong việc tạo phức với kim loại mà còn đóng vai trò quan trọng trong xúc tác và tổng hợp các hợp chất hữu cơ khác Tính chất vật lý và hóa học của hydrazone được quyết định bởi sự liên hợp giữa liên kết đôi C=N và cặp electron trên nguyên tử nitrogen Trong hydrazone, nguyên tử nitrogen có tính nucleophile, trong khi nguyên tử carbon vừa có tính nucleophile vừa có tính electrophile.
1.2.2 Hoạt tính sinh học của các hợ chất hyd azone
Nhiều tác giả đã tổng hợp và nghiên cứu một lượng lớn hợp chất hydrazone, cho thấy chúng sở hữu nhiều hoạt tính sinh học đáng chú ý như hạ đường huyết, kháng vi khuẩn, kháng nấm, kháng viêm, kháng lao, chống co giật, và gây độc cho các dòng tế bào ung thư Một số hợp chất còn được nghiên cứu để sử dụng làm thuốc giảm đau và điều trị sốt rét.
1.2.2.1 Hoạt tính kháng ung thư
Các hợp chất dẫn xuất của isonicotinoyl hydrazone (1a–d) đã được H S Naveen Kumar và cộng sự tổng hợp, cho thấy khả năng gây độc đối với dòng tế bào ung thư đại tràng HTC-116 và khả năng kháng lao.
Hình 1.8 Các dẫn xuất của isonicotinoyl hydrazone
1.2.2.2 Hoạt tính kháng vi sinh vật
Nhóm nghiên cứu của Thaís Moreira Osório đã tổng hợp được hai hợp chất hydrazone 2a và 2b kháng tụ cầu khuẩn Staphylococcus aureus [25] (Hình 1.9)
Hình 1.9 Các hydrazone kháng tụ cầu khuẩn
Các hydrazone (3a–i) đã được Paola Vicini cùng cộng sự [26] tổng hợp và khảo sát hoạt tính kháng các chủng khuẩn và nấm (Hình 1.10)
Hình 1.10 Các hydrazone được Paola Vicini và cộng sự tổng hợp
Kết quả cho thấy, các hợp chất trên thể hiện hoạt tính kháng tốt trên chủng vi khuẩn Bacillus subtilis (MIC có giá trị từ 3 – 25 g/mL)
Anas J.M Rasras và nhóm nghiên cứu đã tổng hợp thành công một loạt hydrazone chứa acid cholic (4a–k) và tiến hành khảo sát hoạt tính kháng khuẩn của chúng Các hydrazone này được thử nghiệm trên các chủng vi khuẩn gram dương như Staphylococcus aureus, Enterococcus faecalis và Bacillus megaterium, cũng như các chủng vi khuẩn gram âm như Escherichia coli và Pseudomonas aeruginosa.
Hình 1.11 Các hydrazone có chứa acid cholic
Hầu hết các hợp chất được khảo sát đều thể hiện hoạt tính kháng khuẩn tốt đối với các chủng vi khuẩn, ngoại trừ hai chủng vi khuẩn gram âm là Pseudomonas aeruginosa.
Enterobacter aerogens thì các hợp chất trên không thể hiện hoạt tính.
THỰC NGHIỆM
HOÁ CHẤT
Atranorin được li trích và tinh chế từ địa y Parmotrema saucti-angelli [28]
Các hydrazide được cung cấp bởi PGS.TS Nguyễn Tiến Công
Acetone, chloroform, ethyl acetate, n-hexane của hãng Chemsol-Việt Nam
Sắc kí bản mỏng loại Kiesel gel 60F 254 (Merck)
Silica gel: silica gel 0.04-0.06 mm, Merck dùng cho sắc kí cột.
THIẾT BỊ
Các thiết bị dùng để giải ly, dụng cụ chứa mẫu
Cân điện tử phân tích, Satorius AG Germany CPA3235
Đèn soi UV: bước sóng 254-365 nm
Máy khuấy từ gia nhiệt Stone Staffordshire England ST15OSA
Máy cộng hưởng từ hạt nhân NMR Bruker AV500 (đo ở tần số 500 MHz cho phổ 1 H–NMR và 125 MHz cho phổ 13 C–NMR) thuộc trường Đại Học Khoa Học
Tự Nhiên – Đại Học Quốc Gia Hà Nội.
PHẢN ỨNG GIỮA ATRANORIN VỚI CÁC HYDRAZIDE
Các hydrazide được chúng tôi tổng hợp trước đây Cho hydrazide phản ứng với atranorin để tạo thành các hydrazide N-thế (hydrazone) theo phương trình phản ứng minh hoạ:
2.3.2 Cách tiến hành Điều chế hợ chất LAT
Cân 59.7 mg (0.16 mmol) atranorin và 105.8 mg (0.48 mmol) hydrazide T (tỉ lệ mol 1: 3) vào cốc 50 mL Sau đó thêm 12 mL hỗn hợp dung môi ethanol: acid acetic (3: 1) vào và tiến hành phản ứng ở 50 o C trên máy khuấy từ gia nhiệt trong 2 giờ Hỗn hợp sau phản ứng được để nguội và chiết lỏng-lỏng nhiều lần với ethyl acetate: n- hexane (1: 1) và nước, thu pha hữu cơ Pha hữu cơ, được cô quay đến khan thu được phần rắn và phần rắn này được rửa bằng hỗn hợp dung môi ethyl acetate: methanol
(1:1) để loại bỏ hydrazide và atranorin dư Quá trình rửa được theo dõi bằng sắc kí bản mỏng, phần chất rắn không tan là sản phẩm LAT (Sơ đồ 2.1)
Sơ đồ 2.1 Điều chế dẫn xuất LAT của atranorin
2.3.2.2 Điều chế hợ chất LAR
Cân 45.5 mg (0.12 mmol) atranorin và 196.1 mg (0.36 mmol) hydrazide R (tỉ lệ mol 1:3) vào cốc 50 mL Sau đó thêm 9.1 mL hỗn hợp dung môi ethanol: acid acetic (3: 1) vào và tiến hành phản ứng ở 50 o C trên máy khuấy từ gia nhiệt trong 2 giờ Hỗn hợp sau phản ứng được để nguội và chiết lỏng-lỏng nhiều lần với ethyl acetate: n- hexane (1: 1) và nước, thu pha hữu cơ Pha hữu cơ, được cô quay đuổi đến khan thu được phần chất rắn và phần chất rắn này được rửa bằng hỗn hợp dung môi ethyl acetate: methanol (1: 1) để loại bỏ atranorin và hydrazide dư Quá trình rửa được theo dõi bằng sắc kí bản mỏng, phần chất rắn không tan là sản phẩm LAR (Sơ đồ 2.2)
Sơ đồ 2.2 Điều chế dẫn xuất LAR của atranorin
2.3.2.3 Điều chế hợ chất LAX
Cân 60.1 mg (0.16 mmol) atranorin và 156.4 mg (0.48 mmol) hydrazide X (tỉ lệ mol 1:3) vào cốc 50 mL Sau đó thêm 12 mL hỗn hợp dung môi ethanol: acid acetic (3: 1) vào và tiến hành phản ứng ở 50 o C trên máy khuấy từ gia nhiệt trong 2 giờ Hỗn hợp sau phản ứng được để nguội và chiết lỏng-lỏng nhiều lần với ethyl acetate: n- hexane (1: 1) và nước, thu pha hữu cơ Pha hữu cơ, được cô quay đuổi đến khan thu được phần chất rắn và phần chất rắn này được rửa bằng hỗn hợp dung môi ethyl acetate: methanol (1: 1) để loại bỏ atranorin và hydrazide dư Hoà tan chất rắn sau khi rửa bằng chloroform sau đó tiến hành sắc kí cột silica gel đối với dung dịch trên, giải ly bằng bằng hệ dung môi n-hexane: ethyl acetate: chloroform: methanol: nước
(25: 20: 5: 0.3: 0.1), thu được hai sản phẩm LAX 1 và LAX 2 (Sơ đồ 2.3)
Sơ đồ 2.3 Điều chế dẫn xuất LAX của atranorin.
NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT
2.4 hổ cộng hưởng từ hạt nhân
Phổ 1 H-NMR và 13 C-NMR của các dẫn xuất hydrazide N-thế của atranorin được ghi trên máy cộng hưởng từ hạt nhân NMR Bruker AV500 (đo ở tần số 500 MHz cho phổ 1 H–NMR và 125 MHz cho phổ 13 C–NMR) thuộc trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên – Đại Học Quốc Gia Hà Nội
2.4.2 Số liệu hổ định danh c cấu s n hẩm
Chất rắn vô định hình màu trắng; hiệu suất: 82% 1 H NMR (δ, CDCl 3 , 500 MHz): 12.27 (1H, s), 12.09 (1H, s), 11.93 (1H, s), 9.53 (1H, s), 8.74 (1H, s), 7.83-7.76 (3H, m), 7.49 (1H, dd, J= 7 Hz), 7.40 (1H, dd, J= 7 Hz), 7.24 (1H, dd, J= 2 Hz, 9 Hz), 7.20 (1H, d, J= 2 Hz), 6.51 (1H, s), 6.49 (1H, s), 4.81 (2H,s), 3.98 (3H, s), 2.66 (3H, s), 2.53 (3H, s), 2.09 (3H, s) 13 C NMR (δ, CDCl 3 , 125 MHz): 172.4, 170.3, 165.4, 164.5, 163.6, 163.0, 154.8, 152.4, 147.0, 146.8, 139.9, 134.4, 130.3, 129.8, 127.9, 127.2, 127.1, 124.8, 118.0, 117.0, 116.3, 113.4, 110.3, 107.9, 104.4, 102.8, 67.3, 52.4, 25.2, 24.1, 9.5
Chất rắn vô định hình màu trắng; hiệu suất: 90% 1 H NMR (δ, CDCl 3 , 500 MHz): 12.38 (1H, s), 12.18 (1H, s), 11.93 (1H, s), 11.69 (1H, s), 8.73 (1H, s) 7.58-7.51 (3H, m), 7.50 (1H, s), 7.34 (2H, d, J= 6.5 Hz), 6.78 (1H,s), 6.52 (1H, s) , 6.46 (1H, s), 5.10 (2H, s), 3.98 (3H, s), 3.95 (2H,s), 2.85 (1H, m), 2.65 (3H, s), 2.54 (3H, s), 2.32 (3H, s), 2.10 (3H, s), 1.03 (6H, d, J= 7 Hz) 13 C NMR (δ, CDCl 3 , 125 MHz): 172.3, 170.1, 165.2, 164.5, 164.2, 162.9, 154.7, 152.3, 146.3, 146.1, 139.7, 139.6, 137.3, 136.6, 132.0, 130.8, 130.2, 126.6, 116.9, 116.2, 113.8, 113.2, 110.1, 104.6, 102.5, 92.0, 60.2, 52.3, 33.9, 27.9, 25.7, 25.1, 24.0, 22.8, 9.4
Chất rắn vô định hình màu trắng; hiệu suất: 25% 1 H NMR (δ, CDCl 3 , 500 MHz): 11.96 (1H, s), 6.14 (1H, s), 5.08 (1H, s), 3.85 (3H, s), 2.39 (3H, s), 2.03 (3H, s)
Chắn rắn vô định hình màu trắng; hiệu suất: 7% 1 H NMR (δ, CDCl3, 500 MHz): 12.42 (1H, s), 11.85 (1H, s), 11.06 (1H, s), 8.46 (1H, s), 8.25 (1H, d, J= 7.5 Hz), 7.81 (1H, dd, J= 7.5 Hz), 7.66 (1H, d, J= 7.5 Hz), 7.51-7.45 (6H, m), 6.29 (1H, s), 3.86 (3H, s), 3.78 (2H, s), 2.42 (3H, s).
