Luận án TS Hóa học: Tổng hợp & Độc tế bào Dẫn xuất Benzimidazole, Indole - Huỳnh Thị Kim Chi

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ----------------------------- HUỲNH THỊ KIM CHI NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH GÂY ĐỘC TẾ BÀO CÁC DẪN XUẤT CỦA BENZIMIDAZOLE VÀ INDOLE LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC TP. HỒ CHÍ MINH – NĂM 2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ----------------------------- HUỲNH THỊ KIM CHI NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH GÂY ĐỘC TẾ BÀO CÁC DẪN XUẤT CỦA BENZIMIDAZOLE VÀ INDOLE CHUYÊN NGÀNH: HÓA HỮU CƠ MÃ SỐ: 9.14 LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. HOÀNG THỊ KIM DUNG 2. THÁI KHẮC MINH TP.

HỒ CHÍ MINH – NĂM 2022 LỜI CẢM ƠN  ----- ------ Xin cảm ơn PSG. Hoàng Thị Kim Dung – người thầy lớn – người chị – người bạn – người rất quan trọng trong suốt cả hành trình dài, từ lúc còn là ý tưởng đến hình thành nên cuốn luận án này và cũng là người dìu dắt tôi từ lúc tôi mới chập chững bước chân vào con đường nghiên cứu khoa học, đồng hành cùng tôi trong mọi cung bậc cảm xúc trên hành trình gian nan nhưng vô cùng thú vị này. Chân thành cảm ơn GS. Thái Khắc Minh – người đã hướng dẫn tôi đến một lĩnh vực hoàn toàn mới – là phần tiền đề rất quan trọng trong quyển luận án này – giúp tôi chạm đến một cánh cổng mới trên con đường nghiên cứu khoa học, củng cố cho tôi một tầm nhìn tiến bộ hơn, toàn diện hơn về con đường nghiên cứu của mình.

Xin cảm ơn TS. Nguyễn Thành Danh – người đã có những góp ý và hướng dẫn rất hữu ích cho tôi trong quá trình viết công bố, luôn chia sẻ những ý tưởng khoa học mới mẻ nhất cho tôi với niềm say mê đáng ngưỡng mộ. Xin gửi lời cảm ơn các thầy, các cô đã giảng dạy cho tôi trong quá trình học tập tại Học Viện Khoa học và Công nghệ – ngoài kiến thức, ý tưởng sáng tạo, thì sự nghiêm túc và lòng say mê với công việc nghiên cứu của mình là những điều đáng quý nhất các thầy, các cô đã trao cho tôi. Cảm ơn các thầy cô và các anh chị đang công tác tại Học Viện Khoa học và Công nghệ - đã là cầu nối quan trọng cho tôi hoàn thành hành trình này.

Xin cảm ơn các thầy, các cô ở các cấp hội đồng – những ý kiến đóng góp, phản biện sâu và sát của các thầy, các cô đã giúp tôi có được một quyển luận án ngày càng hoàn thiện hơn. Xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến các thầy, cô, anh, chị và các em làm việc tại Viện Công nghệ Hóa học, đặc biệt là thầy Đặng Chí Hiền, anh Dương Phước Đạt, anh Phùng Văn Trung, chị Nguyễn Thị Hồng Nơ, anh Nguyễn Trí, anh Nguyễn Minh Tý, chị Ngô Thị Quỳnh Như, anh Nguyễn Tấn Phát và chị Trần Bội An – đã gắn bó và động viên tôi trong suốt quá trình công tác cũng như chia sẻ những kinh nghiệm quý báu của mình, giúp cho tôi vượt qua những khó khăn trong quá trình làm luận án. Đặc biệt cảm ơn em Nguyễn Thị Hồng An, em Nguyễn Thị Cẩm Thu, em Nguyễn Hoàng Phúc và em Nguyễn Văn Thạnh – các em đã đồng hành cùng tôi trong những thời điểm quan trọng và hỗ trợ cho tôi một cách nhiệt tình nhất trong công việc cũng như trong suốt thời gian thực hiện luận án. Xin cảm ơn các cô, các thầy, các chị, các anh, các bạn và các em – những người đã đồng hành cùng tôi dù chỉ trên một đoạn hành trình ngắn mà tôi không thể kể hết ở đây, nhưng đã góp phần, hỗ trợ cho tôi hoàn thành quyển luận án này.

Cuối cùng, con không thể viết nên những dòng cảm ơn này nếu không có gia đình, Ba Mẹ đã luôn hỗ trợ cho con trên mọi cung đường và luôn không bao giờ kể đến công lao của mình! Con xin cảm ơn Ba Mẹ! Xin chân thành cảm ơn! Thành phố Hồ Chí Minh, năm 2022 HUỲNH THỊ KIM CHI LỜI CAM ĐOAN Luận án Tiến sĩ Hóa học: “Nghiên cứu tổng hợp và đánh giá hoạt tính gây độc tế bào các dẫn xuất của benzimidazole và indole” do tôi thực hiện, các số liệu, kết quả đều là trung thực. Thành phố Hồ Chí Minh, năm 2022 Nghiên cứu sinh Huỳnh Thị Kim Chi i MỤC LỤC Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt. iv Danh mục các bảng. vi Danh mục các sơ đồ.

vii Danh mục các hình, ảnh. viii MỞ ĐẦU. 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU. Đại cương về ung thư.

Giới thiệu chung. Phương pháp điều trị. Giới thiệu về benzimidazole. Đặc điểm chung.

Tình hình nghiên cứu về hoạt tính gây độc tế bào ung thư của các hợp chất có khung benzimidazole. Một số phương pháp tổng hợp benzimidazole. Giới thiệu về indole. Đặc điểm chung.

Tình hình nghiên cứu về hoạt tính gây độc tế bào ung thư của các hợp chất có khung indole. Một số phương pháp tổng hợp các dẫn xuất indole. Nghiên cứu docking phân tử (molecular docking) và phức hợp camptothecin-topoisomerase I-DNA. Docking phân tử (molecular docking).

Tổng quan về phức hợp camptothecin-topoisomerase I-DNA. 29 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM. Hóa chất, dụng cụ, thiết bị,. Các hóa chất tổng hợp.

Dụng cụ và thiết bị. Tổng hợp các dẫn xuất benzimidazole và indole. Tổng hợp các dẫn xuất của benzimidazole. Tổng hợp các dẫn xuất indole dựa trên phản ứng Mannich đa hợp phần.

Sắc ký lớp mỏng (TLC). Rửa nhiều lần bằng dung môi. Sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC). Đo điểm nóng chảy.

Phương pháp phổ hồng ngoại (FTIR). Phương pháp khối phổ phân giải cao (HRMS). Phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR). Phương pháp xác định hoạt tính gây độc tế bào in vitro của các dẫn xuất benzimidazole và indole.

Nguyên tắc xác định. Cách tiến hành. Đánh giá kết quả. Xây dựng mô hình docking phân tử.

Chuẩn bị cơ sở dữ liệu. Docking lặp lại (re-docking). Docking các ligand với mục tiêu tác động và đánh giá kết quả.52 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN. Tổng hợp các dẫn xuất benzimidazole và indole.

Tổng hợp các dẫn xuất benzimidazole. Tổng hợp các dẫn xuất indole. Xác định cấu trúc của các dẫn xuất benzimidazole và indole. Xác định cấu trúc của 64 dẫn xuất benzimidazole.

Xác định cấu trúc của 14 dẫn xuất indole. Hoạt tính gây độc tế bào của các dẫn xuất benzimidazole và indole. Hoạt tính gây độc tế bào in vitro của các dẫn xuất benzimidazole. Hoạt tính gây độc tế bào in vitro của các dẫn xuất indole.

Đánh giá khả năng gây độc tế bào thường của các dẫn xuất benzimidazole và indole có hoạt tính ức chế tế bào ung thư tốt nhất. Các mô hình gắn kết phân tử docking của các dẫn xuất benzimidazole và indole. Mô hình gắn kết phân tử docking của các dẫn xuất benzimidazole có hoạt tính ức chế tế bào tốt nhất trên phức hợp TopI-DNA. Mô hình gắn kết phân tử docking của các dẫn xuất indole có hoạt tính ức chế tế bào tốt nhất trên phức hợp TopI-DNA.143 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.150 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ.152 TÀI LIỆU THAM KHẢO.153 iv Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt Ký hiệu 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 Phổ DEPT Transfer 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 Phổ khối lượng phun mù Spectrometry ion hóa phân giải cao HSQC Heteronuclear Single Quantum Correlation Phổ tương tác dị nhân qua một nối v ID 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 vi Danh mục các bảng Bảng 1.

Hoạt tính gây độc tế bào của các dẫn xuất sulfonyl bisbenzimidazole. Hoạt tính sinh học của các dẫn xuất benzimidazole chứa vòng pyrazole. Giá trị IC50 của các dẫn xuất 4a-4s. Cấu trúc của các dẫn xuất benzimidazole- 1,3,4-oxadiazole.

Hoạt tính gây độc tế bào của các dẫn xuất 5a-5o, doxorubicin và Hoechst 33342. Các hóa chất sử dụng trong quá trình tổng hợp. Các dụng cụ và thiết bị sử dụng trong tổng hợp. Cấu trúc của các dẫn xuất benzimidazole tổng hợp.

Cấu trúc của các dẫn xuất indole tổng hợp. Các phần mềm và thiết bị sử dụng trong quá trình docking. Cấu trúc và hiệu suất tổng hợp của các dẫn xuất benzimidazole tổng hợp. Cấu trúc và hiệu suất của các dẫn xuất indole tổng hợp.

Kết quả gây độc tế bào của các dẫn xuất benzimidazole. Kết quả gây độc tế bào của các dẫn xuất indole. Kết quả gây độc tế bào ung thư và tế bào thường của các dẫn xuất 53H, 5MM, IPM và BPM. Kết quả re-docking với phức hợp TopI-DNA (PDB ID: 1T8I).

Kết quả docking của ba dẫn xuất benzimidazole 5MM, 53H và 3BO và camptothecin trên phức hợp TopI-DNA (PDB ID: 1T8I). 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. Một số phản ứng ngưng tụ vòng benzimidazole giữa o-phenylendiamine và mono acid hoặc dicarboxylic acid.

Các phản ứng ngưng tụ khung benzimidazole từ o-phenylendiamine với các aldehyde. Một số phản ứng đóng vòng benzimidazole từ o-phenylendiamine và dẫn xuất acid anhydride. Tổng hợp dẫn xuất benzimidazole từ o-phenylendiamine với các ortho-ester 17 Sơ đồ 1. Tổng hợp dẫn xuất 2,5-dimethylbenzimidazole.

Các phản ứng đóng vòng indole sử dụng xúc tác kim loại chuyển tiếp. Các phản ứng đóng vòng indole cổ điển không sử dụng xúc tác kim loại chuyển tiếp.