ĐẶT VẤN ĐỀ Nghiên cứu tổng hợp thuốc mới là một công tác cần thiết, nhất là với lĩnh vực y dược khi tình hình bệnh tật ngày càng tăng, đặc biệt trên các bệnh nhiễm khuẩn. Với tình hình đề kháng kháng sinh cao hiện nay đặt ra nhu cầu cấp thiết cần nghiên cứu tổng hợp các loại thuốc mới có hoạt tính kháng khuẩn, nhất là với những loại vi khuẩn có tỷ lệ đề kháng cao như Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus đề kháng methicilin (MRSA),… nhằm góp phần bảo vệ con người chống lại bệnh tật. Benzofuran là một hợp chất dị vòng bao gồm nhân benzen và furan, các hợp chất dị vòng này cho thấy một loạt các đặc tính dược lý như chống tăng đường huyết, giảm đau, diệt ký sinh trùng, kháng khuẩn, chống khối u, ức chế kinase và sự thay đổi cấu trúc đa dạng của chúng đã được chứng minh là hữu ích cho việc tìm kiếm các tác nhân điều trị mới. Ngoài ra, benzofuran còn được ứng dụng như chất cảm biến huỳnh quang, chất oxy hóa, chất chống oxy hóa, chất làm sáng, nhiều loại thuốc trong các lĩnh vực hóa học và nông nghiệp khác [10].
Từ những cơ sở này, tiến hành nghiên cứu đề tài: “Tổng hợp và đánh giá hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm của các dẫn chất 2-aroyl-1-benzofuran” nhằm tạo ra sự phong phú về cấu trúc cho hợp chất khung benzofuran và tìm kiếm những chất mới có hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm. Trong khuôn khổ một khóa luận tốt nghiệp, đề tài gồm những nội dung chính sau: 1. Tổng hợp các dẫn chất 2-aroyl-1-benzofuran. Xác định độ tinh khiết và xác định cấu trúc các dẫn chất tổng hợp bằng các phương pháp: Sắc ký lớp mỏng (SKLM), khối phổ (MS), phổ hồng ngoại (IR), phổ cộng hưởng từ hạt nhân (1H-NMR, 13C-NMR).
Đánh giá hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm của các dẫn chất 2-aroyl-1- benzofuran. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2. TỔNG QUAN VỀ KHÁNG SINH 2. Định nghĩa kháng sinh Kháng sinh (antibiotics) là những chất kháng khuẩn (antibacterial substances) được tạo ra bởi các chủng vi sinh vật (vi khuẩn, nấm, actinomycetes), có tác dụng ức chế sự phát triển của các vi sinh vật khác.
Hiện nay từ kháng sinh được mở rộng đến cả những chất kháng khuẩn có nguồn gốc tổng hợp như các sulfonamid và quinolon [3]. Cơ chế tác động - Tác động trên thành tế bào vi khuẩn: β-lactam. - Tác động trên màng sinh chất: polymyxin, amphotericin B, nystatin,. - Ức chế tổng hợp acid nucleic: quinolon, sulfamid.
- Ức chế tổng hợp protein: aminosid, macrolid, cyclin. Kháng kháng sinh 2. Định nghĩa kháng kháng sinh Kháng kháng sinh là khả năng của các vi sinh vật như vi khuẩn, vi rút, nấm hoặc ký sinh trùng sinh trưởng với sự hiện diện của một loại thuốc mà thông thường có thể giết chết hoặc hạn chế sự phát triển của chúng. Kết quả là các liệu pháp điều trị thông thường trở nên không hiệu quả [20].
Cơ chế đề kháng Bảng 2. Cơ chế đề kháng kháng sinh của một số loại kháng sinh [19] Nhóm Ví dụ Cơ chế tác động Cơ chế đề kháng Tiết men β-lactamase, Cefuroxim, Ức chế tổng hợp thay đổi đích tác β-lactam Cephalexin, thành tế bào vi động, bơm đẩy thuốc, Ceftriaxon khuẩn giảm porin 3 Phosphoryl hóa, Gắn vào tiểu phần Gentamicin, acetyl hóa, thay đổi 30S của ribosom Aminoglycosid Streptomycin, sự vận chuyển kháng ức chế tổng hợp Spectinomycin sinh, biến đổi cấu trúc protein đích, bơm đẩy thuốc Ức chế sinh tổng Thay đổi chu trình Vancomycin, Glycopeptid hợp thành tế bào vi sinh tổng hợp thành tế Teicoplanin khuẩn bào Gắn vào tiểu phần Monooxygen hóa, Minocyclin, 30S của ribosom thay đổi sự vận Tetracyclin Tigecyclin ức chế tổng hợp chuyển kháng sinh, protein biến đổi cấu trúc đích Thủy giải, glycosyl Gắn vào tiểu phần hóa, phosphoryl hóa, Erythromycin, 50S của ribosom Macrolid thay đổi sự vận Azithromicin ức chế tổng hợp chuyển kháng sinh, protein biến đổi cấu trúc đích Gắn vào tiểu phần Thay đổi sự vận 50S của ribosom Lincosamid Clindamycin chuyển kháng sinh, ức chế tổng hợp biến đổi cấu trúc đích protein Gắn vào tiểu phần Acetyl hóa, thay đổi 50S của ribosom sự vận chuyển kháng Phenicol Chloramphenicol ức chế tổng hợp sinh, biến đổi cấu trúc protein đích Acetyl hóa, thay đổi Ức chế tổng hợp sự vận chuyển kháng Quinolon Ciprofloxacin ADN sinh, biến đổi cấu trúc đích 4 2. Tình hình đề kháng kháng sinh trên thế giới Kháng kháng sinh đã nổi lên như một trong những vấn đề sức khỏe cộng đồng chính của thế kỷ 21 đe dọa việc phòng ngừa và điều trị hiệu quả một loạt các bệnh nhiễm trùng do vi khuẩn, ký sinh trùng, vi rút và nấm gây ra không còn nhạy cảm với các loại thuốc thông thường được sử dụng để điều trị chúng. Trong nhiều thập kỷ, ở các mức độ khác nhau, vi khuẩn gây nhiễm trùng thông thường hoặc nhiễm trùng nặng đã phát triển khả năng đề kháng với từng loại kháng sinh mới được đưa ra thị trường.
Đối mặt với thực tế này, yêu cầu hành động để ngăn chặn một cuộc khủng hoảng toàn cầu đang phát triển trong lĩnh vực chăm sóc sức khỏe là cấp thiết. Vào năm 2012, WHO đã công bố mối đe dọa ngày càng tăng của việc kháng thuốc kháng sinh và đưa ra các đề xuất biện pháp can thiệp kết hợp bao gồm: tăng cường hệ thống y tế và giám sát, cải thiện việc sử dụng kháng sinh trong bệnh viện và cộng đồng, phòng chống và kiểm soát nhiễm trùng, khuyến khích phát triển các loại thuốc và vắc xin mới thích hợp, cùng với cam kết của chính phủ các nước. Theo trung tâm kiểm soát và phòng ngừa dịch bệnh Hoa Kỳ ước tính ở Hoa Kỳ, hơn hai triệu người mỗi năm bị ảnh hưởng bởi nhiễm trùng kháng thuốc kháng sinh, với ít nhất 23.000 người tử vong do nhiễm trùng. Ở Châu Âu, mỗi năm số ca nhiễm trùng và tử vong do vi khuẩn đa kháng thuốc thường gặp nhất (S.
aeruginosa) được ước tính là 400.000, tương ứng vào năm 2007 [5]. Tình hình đề kháng kháng sinh ở Việt Nam Theo số liệu báo cáo của 15 bệnh viện trực thuộc Bộ, bệnh viện đa khoa tỉnh ở Hà Nội, Hải Phòng, Huế, Đà Nẵng, Hồ Chí Minh,… về sử dụng kháng sinh và kháng kháng sinh giai đoạn 2008-2009 cho thấy: năm 2009, 30-70% vi khuẩn gram âm đã kháng với cephalosporin thế hệ 3 và thế hệ 4, gần 40-60% kháng với aminoglycosid và fluoroquinolon. Gần 40% chủng vi khuẩn Acinetobacter giảm nhạy cảm với imipenem. Theo kết quả “Tìm hiểu thực trạng sử dụng kháng sinh trong nhiễm khuẩn bệnh viện tại các đơn vị điều trị tích cực ở một số cơ sở khám, chữa bệnh” cho thấy 4 chủng vi 5 khuẩn phân lập được nhiều nhất là Acinetobacter spp., Escherichia coli, Klebsiella spp.
Tần xuất nhiễm Acinetobacter spp. hay Pseudomonas spp. chiếm tỷ lệ ưu thế (> 50%) trong viêm phổi bệnh viện (thở máy hay không thở máy), cả 4 chủng này đều là vi khuẩn đa kháng kháng sinh. Sự kháng thuốc cao đặc biệt ở nhóm cephalosporin thế hệ 3, 4 (khoảng từ 66-83%) tiếp theo là nhóm aminosid và fluoroquinolon tỷ lệ kháng xấp xỉ trên 60%.
Sự kháng thuốc cao còn được phản ánh qua việc sử dụng kháng sinh theo kinh nghiệm ban đầu không phù hợp với kết quả kháng sinh đồ là 74%. Báo cáo của tổ chức y tế thế giới năm 2012 ước tính, Việt Nam đứng thứ 12 trong 22 nước có gánh nặng bệnh lao cao trên toàn cầu, đứng hàng thứ 14 trong số 27 quốc gia có gánh nặng lao đa kháng thuốc trên thế giới. Tỷ lệ lao kháng đa thuốc là 2,7% trong số bệnh nhân lao mới (khoảng 4800 bệnh nhân), 19% trong số bệnh nhân lao điều trị lại (khoảng 3400 bệnh nhân) tổ chức y tế thế giới ước tính năm 2011 có khoảng 3.700) bệnh nhân lao kháng đa thuốc trong số bệnh nhân lao phổi được khám phát hiện [4]. Sự phát triển kháng sinh mới Sự phát hiện ra penicillin của Fleming vào năm 1928, sau đó là sự phát hiện và sử dụng lâm sàng sulphonamide vào những năm 1930 mở ra thời đại của liệu pháp kháng sinh hiện đại.
Penicillin được sử dụng rộng rãi vào đầu những năm 1940. Đến những năm 1950, ‘kỷ nguyên vàng’ của việc phát triển và sử dụng kháng sinh đã cho hiệu quả tốt. Sau đó, nhiều loại kháng sinh mới đã được sử dụng trong hai thập kỷ tiếp theo. Những năm gần đây, sự phát triển của kháng sinh mới đang giảm dần.
Từ năm 1998 đến 2002, chỉ có 7 kháng sinh mới được FDA phê duyệt. Vào ngày 7 tháng 4 và ngày 12 tháng 9 năm 2003, gemifloxacin và daptomycin lần lượt được phê duyệt. Trong số 9 kháng sinh mới được phê duyệt từ năm 1998, hai chất (linezolid và daptomycin) có cơ chế hoạt động mới [9]. Lịch sử phát triển thuốc kháng sinh [9] Năm Nhóm thuốc Năm Nhóm thuốc 1935 Sulphonamid 1956 Glycopeptid 1941 Penicillin 1957 Rifamycin 1944 Aminoglycosid 1959 Nitroimidazol 1945 Cephalosporin 1962 Quinolon 1949 Chloramphenicol 1968 Trimethoprim 1950 Tetracyclin 2000 Oxazolidinon Macrolid / lincosamid / 1952 2003 Lipopeptid streptogramin 7 Bảng 2.
Các nhóm thuốc kháng sinh mới đang được thử nghiệm lâm sàng [12] Giai Tên Chất (dẫn chất) Cơ chế tác dụng đoạn Benzofuran Afabicin Ức chế tổng hợp thành tế bào Phase II naphthyridin Macozinon Benzothiazinon Ức chế tổng hợp thành tế bào Phase II BTZ-043 Benzothiazinon Ức chế tổng hợp thành tế bào Phase I OPC-167832 3,4-dihydrocarbostyril Ức chế tổng hợp thành tế bào Phase II TBA-7371 Azaindol Ức chế tổng hợp thành tế bào Phase I TXA709 FtsZ benzamid Ức chế tổng hợp thành tế bào Phase I Ridinilazol bis-Benzimidazol Ức chế tổng hợp thành tế bào Phase III Gây rối loạn thành tế bào / XF-73 Porphyrin Phase II màng tế bào Gepotidacin Triazaacenaphthylen ADN (GyrA) Phase III Zoliflodacin Spiropyrimidinetrion ADN (GyrB) Phase III MGB-BP-3 Distamycin ADN (groove binding) Phase II ACX-362E Dichlorobenzyl guanin ADN (ADN polymerase IIIC) Phase I Ethyl urea SPR 720 ADN (GyrB và ParE) Phase I benzimidazol Ức chế tổng hợp protein GSK656 Oxaborol Phase II (leucyl-tRNA synthetase) Imidazo [1,2- a ] Ức chế quá trình phosphoryl Telacebec Phase II pyridin amid hóa Ức chế quá trình phosphoryl Niclosamid Salicylanilid Phase II hóa Ức chế enzym Thioredoxin Auranofin “Gold complex” Phase II reductase 8 2. ĐẠI CƯƠNG VỀ BENZOFURAN VÀ CÁC DẪN CHẤT 2. Giới thiệu chung về khung benzofuran và các dẫn chất Benzofuran là hợp chất dị vòng chứa nhân benzen và furan. Khung benzofuran hiện diện trên nhiều hợp chất, cả trong tự nhiên và tổng hợp.
Raloxifen Amiodaron Hình 2. Một số thuốc có khung benzofuran 2. Nghiên cứu về tác dụng kháng khuẩn của dẫn chất benzofuran Cho đến nay đã có một số công trình nghiên cứu hoạt tính kháng khuẩn trên các dẫn chất benzofuran, trong đó nổi bật nhất là công trình của Lei Fu và cộng sự. Từ công trình này một vài dẫn chất benzofuran cho thấy có hoạt tính kháng khuẩn khá tốt (MIC80 = 0,78-3,12 µg/mL) trên vi khuẩn E.