Khóa luận: Điều chế dẫn xuất benzylidene của acid usnic và aldehyde thơm

Khóa luận: Điều chế dẫn xuất benzylidene từ acid usnic và aldehyde thơm. Nghiên cứu hóa hữu cơ tổng hợp các hợp chất mới tiềm năng.

• Tác giả: Hứa Thành Phước
• Người hướng dẫn: ThS. Phạm Đức Dũng
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Hóa Hữu Cơ
• Đề tài: Điều chế một số dẫn xuất benzylidene của acid usnic và aldehyde thơm
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ƠN
• DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC HÌNH ẢNH
• DANH MỤC SƠ ĐỒ
• DANH MỤC BẢNG BIỂU
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Acid usnic và nguồn gốc từ thiên nhiên
• 1.2. Những hoạt tính sinh học của acid usnic và các dẫn xuất của nó từ các nghiên cứu trên thế giới
• 2. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM
• 2.1. Hóa chất và dụng cụ
• 2.2. Hóa chất cần thiết
• 2.3. Dung cụ, thiết bị
• 2.4. Quy trình thực hiện phản ứng
• 2.5. Số liệu phổ định danh cơ cấu sản phẩm
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Phản ứng aldol hóa acid usnic
• 3.2. Hiệu suất phản ứng
• 3.3. Biện luận cấu trúc sản phẩm
• 3.4. Nhóm sản phẩm I
• 3.5. Nhóm sản phẩm II
• 3.6. Nhóm sản phẩm III
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Khám phá Acid Usnic và tiềm năng của dẫn xuất Benzylidene

Acid usnic, một hợp chất dibenzofuran tự nhiên, là một trong những chất chuyển hóa thứ cấp đặc trưng nhất được tìm thấy trong nhiều loài địa y, ví dụ như chi Usnea, Cladonia, và Parmelia. Hợp chất này được xác định lần đầu tiên vào năm 1844, có công thức phân tử C₁₈H₁₆O₇, tồn tại ở dạng chất rắn màu vàng và có vị cay. Một trong những đặc tính nổi bật của acid usnic là hoạt tính sinh học đa dạng. Nhiều nghiên cứu khoa học đã chứng minh khả năng kháng khuẩn, kháng virus, chống viêm và giảm đau của nó. Đặc biệt, các thử nghiệm in vitro đã cho thấy acid usnic có khả năng gây độc mạnh mẽ, ức chế sự phát triển của nhiều dòng tế bào ung thư ở người. Nghiên cứu của Kupchan và Kopperman là một trong những công trình đầu tiên chứng minh tác dụng chống ung thư của nó đối với dòng ung thư phổi. Tuy nhiên, việc ứng dụng trực tiếp acid usnic trong y học gặp nhiều rào cản. Điều này đã thúc đẩy các nhà khoa học tìm kiếm và phát triển các dẫn xuất mới, trong đó nhóm dẫn xuất benzylidene nổi lên như một hướng đi đầy hứa hẹn. Bằng cách thay đổi cấu trúc ở nhánh phân tử, các nhà nghiên cứu hy vọng có thể tạo ra các hợp chất mới giữ lại hoạt tính sinh học quý giá nhưng giảm thiểu độc tính, mở ra con đường mới cho các liệu pháp điều trị hiệu quả hơn.

1.1. Nguồn gốc tự nhiên và đặc điểm hóa học của acid usnic

Acid usnic là một sản phẩm tự nhiên được cô lập chủ yếu từ các loài địa y, một dạng sống cộng sinh độc đáo giữa nấm và tảo hoặc vi khuẩn lam. Trong nghiên cứu này, nguồn acid usnic được chiết xuất từ loài địa y Usnea baileyi. Về mặt hóa học, nó thuộc nhóm dibenzofuran, có cấu trúc phức tạp với nhiều nhóm chức như hydroxyl (-OH), carbonyl (-C=O), và một vòng furan. Cấu trúc này tồn tại ở hai dạng đối quang là (+)-acid usnic và (-)-acid usnic, trong đó hoạt tính sinh học có thể khác biệt tùy thuộc vào cấu hình không gian. Ở điều kiện thường, nó là chất rắn màu vàng, nóng chảy ở khoảng 204°C, tan ít trong nước nhưng tan tốt hơn trong một số dung môi hữu cơ như acetone và chloroform. Cấu trúc độc đáo này chính là nền tảng cho các phản ứng hóa học nhằm tạo ra các dẫn xuất mới với các đặc tính được cải thiện.

1.2. Hoạt tính sinh học đa dạng và ứng dụng tiềm năng

Các nghiên cứu trên toàn thế giới đã làm sáng tỏ phổ hoạt tính sinh học rộng rãi của acid usnic và các dẫn xuất của nó. Các công trình của Nouri Neamati (1997) đã cho thấy khả năng kháng virus HIV và ngăn chặn di căn của tế bào ung thư phổi. Marc-Antoine Bazin (2008) đã tổng hợp các dẫn xuất imine có khả năng gây độc mạnh mẽ lên nhiều dòng tế bào ung thư. Gần đây hơn, Dmitriy N. Sokolov (2012) và Ann A. Shtro (2014) đã tập trung vào việc điều chế các dẫn xuất có khả năng kháng virus cúm A (H1N1). Các dẫn xuất như enamine, pyrazole và chalcone được xác định là những hoạt chất tiềm năng. Những bằng chứng này cho thấy việc biến đổi cấu trúc hóa học của acid usnic là một chiến lược hiệu quả để tạo ra các hợp chất có hoạt tính sinh học được tăng cường, đặc biệt là trong lĩnh vực kháng ung thư và kháng virus, hứa hẹn nhiều ứng dụng trong y dược học tương lai.

II. Thách thức ứng dụng acid usnic và sự cần thiết điều chế

Mặc dù sở hữu tiềm năng hoạt tính sinh học to lớn, việc ứng dụng acid usnic trong các liệu pháp lâm sàng vẫn còn rất hạn chế. Một trong những rào cản lớn nhất là độc tính cao của nó, đặc biệt là độc tính đối với gan. Vấn đề này làm giảm đáng kể chỉ số điều trị và gây lo ngại về an toàn cho người bệnh. Thêm vào đó, acid usnic có độ tan trong nước rất thấp (<0.01 g/100 mL), gây khó khăn cho việc bào chế các dạng thuốc hiệu quả, đặc biệt là thuốc tiêm. Độ tan thấp làm hạn chế sinh khả dụng, tức là lượng hoạt chất thực sự đến được vị trí tác động trong cơ thể. Những hạn chế này là động lực chính thúc đẩy cộng đồng khoa học tìm kiếm các giải pháp thay thế. Hướng đi chiến lược là phát triển các dẫn xuất mới từ khung sườn của acid usnic. Mục tiêu của quá trình điều chế dẫn xuất benzylidene là tạo ra các phân tử mới có thể giữ lại hoặc tăng cường hoạt tính kháng ung thư và kháng virus, đồng thời giảm thiểu độc tính và cải thiện các đặc tính dược lý như độ tan. Nghiên cứu của Ebrahim và cộng sự (2017) về nhóm hợp chất benzylidene đã cho thấy chúng có độc tính thấp hơn và khả năng ức chế di căn ung thư vú mạnh mẽ, khẳng định tiềm năng của hướng nghiên cứu này.

2.1. Hạn chế về độc tính và độ tan của acid usnic tự nhiên

Hai trở ngại chính cản đường ứng dụng của acid usnic là độc tính và độ tan. Nhiều báo cáo đã ghi nhận các trường hợp tổn thương gan nghiêm trọng liên quan đến việc sử dụng các sản phẩm chứa acid usnic. Độc tính này có thể hạn chế liều lượng sử dụng, từ đó làm giảm hiệu quả điều trị. Bên cạnh đó, độ tan thấp trong nước là một thách thức lớn trong ngành dược. Một hợp chất khó tan sẽ khó hấp thu qua đường tiêu hóa và khó bào chế thành các dạng dung dịch tiêm tĩnh mạch, vốn là con đường đưa thuốc nhanh và hiệu quả nhất trong nhiều trường hợp, đặc biệt là điều trị ung thư. Việc khắc phục những nhược điểm này là yêu cầu cấp thiết để khai thác tối đa tiềm năng y học của hợp chất quý giá từ địa y.

2.2. Hướng đi mới Tổng hợp dẫn xuất để tăng cường hiệu quả

Để vượt qua các rào cản về độc tính và độ tan, chiến lược tổng hợp các dẫn xuất hóa học đã được áp dụng rộng rãi. Bằng cách gắn thêm các nhóm chức khác nhau vào cấu trúc gốc của acid usnic, các nhà khoa học có thể điều chỉnh các đặc tính lý hóa và sinh học của phân tử. Việc tạo ra các dẫn xuất benzylidene thông qua phản ứng ngưng tụ aldol là một ví dụ điển hình. Mục tiêu là tạo ra một thư viện các hợp chất mới, sau đó sàng lọc để tìm ra những ứng cử viên có hoạt tính mạnh nhất, độc tính thấp nhất và độ tan tốt nhất. Hướng đi này không chỉ giải quyết các vấn đề của hợp chất mẹ mà còn có thể tạo ra các phân tử với cơ chế tác động mới, có khả năng chống lại các dòng tế bào ung thư kháng thuốc.

III. Hướng dẫn chi tiết điều chế dẫn xuất benzylidene acid usnic

Quá trình điều chế dẫn xuất benzylidene của acid usnic được thực hiện dựa trên phản ứng ngưng tụ aldol kinh điển, một phương pháp hiệu quả để tạo liên kết carbon-carbon. Trong nghiên cứu này, phản ứng được tiến hành giữa acid usnic và các dẫn xuất của benzaldehyde, cụ thể là 2-chlorobenzaldehyde và 4-bromobenzaldehyde. Phản ứng sử dụng Kali hydroxit (KOH) làm chất xúc tác base mạnh trong dung môi ethanol (EtOH). Quy trình bắt đầu bằng việc hòa tan acid usnic và aldehyde tương ứng trong ethanol. Dung dịch KOH sau đó được thêm vào để khởi đầu phản ứng. Hỗn hợp được đun nóng ở nhiệt độ 60°C và khuấy liên tục trong khoảng 2 giờ. Môi trường base (KOH) giúp deproton hóa nhóm methyl-ketone của acid usnic, tạo thành ion enolate. Ion này sau đó tấn công vào carbon carbonyl của phân tử aldehyde, khởi đầu cho chuỗi phản ứng ngưng tụ. Tiến trình phản ứng được theo dõi chặt chẽ bằng phương pháp sắc ký lớp mỏng (TLC). Sau khi phản ứng hoàn tất, hỗn hợp được acid hóa bằng H₂SO₄ 30% để trung hòa base và làm kết tủa sản phẩm. Sản phẩm thô sau đó được tinh chế để thu được các dẫn xuất benzylidene tinh khiết.

3.1. Hóa chất và thiết bị cần thiết cho quá trình tổng hợp

Để thực hiện phản ứng tổng hợp, các hóa chất chính bao gồm: acid usnic (cô lập từ địa y Usnea baileyi), 2-chlorobenzaldehyde, 4-bromobenzaldehyde, ethanol 96%, Kali hydroxit (KOH), và acid sulfuric (H₂SO₄) 30%. Các dung môi cho quá trình tinh chế bao gồm n-hexane, chloroform, ethyl acetate và acetone. Về thiết bị, các dụng cụ cơ bản gồm bình cầu, cốc thủy tinh, phễu chiết, và cột sắc ký thủy tinh. Thiết bị quan trọng nhất là máy khuấy từ có gia nhiệt để đảm bảo phản ứng diễn ra ở nhiệt độ và tốc độ khuấy ổn định (60°C). Cân phân tích điện tử được sử dụng để cân chính xác lượng hóa chất. Toàn bộ các dụng cụ và thiết bị này đều là trang bị tiêu chuẩn trong một phòng thí nghiệm hóa hữu cơ.

3.2. Quy trình thực hiện phản ứng ngưng tụ aldol từng bước

Quy trình được thực hiện như sau: Đầu tiên, cân 70 mg acid usnic (0.2035 mmol) cho vào bình cầu 25 mL. Tiếp theo, thêm lần lượt dung dịch ethanol, aldehyde (ví dụ: 0.7278 mmol 2-chlorobenzaldehyde), và dung dịch KOH (0.5232 mmol). Đặt bình cầu vào bếp khuấy từ đã được gia nhiệt sẵn ở 60°C và tiến hành phản ứng trong 2 giờ. Cứ sau mỗi 30 phút, kiểm tra sự hình thành sản phẩm bằng sắc ký lớp mỏng. Khi phản ứng kết thúc, hỗn hợp được làm nguội và tiến hành acid hóa cẩn thận bằng dung dịch H₂SO₄ 30% cho đến khi xuất hiện kết tủa màu vàng. Cuối cùng, thực hiện chiết lỏng-lỏng hỗn hợp này bằng ethyl acetate để thu dịch chiết chứa sản phẩm, sẵn sàng cho bước tinh chế tiếp theo.

IV. Phương pháp phân lập và xác định cấu trúc hóa học sản phẩm

Sau khi quá trình điều chế dẫn xuất benzylidene hoàn tất, bước tiếp theo và quan trọng không kém là phân lập và xác định chính xác cấu trúc hóa học của các sản phẩm. Hỗn hợp sau phản ứng thường chứa nhiều hợp chất, bao gồm sản phẩm chính, sản phẩm phụ và chất nền còn dư. Để tách riêng các chất này, kỹ thuật sắc ký cột silica gel được áp dụng. Dịch chiết ethyl acetate chứa sản phẩm thô được nạp lên cột sắc ký đã được nhồi sẵn silica gel. Sau đó, một hệ dung môi giải ly phù hợp (ví dụ: n-hexane:chloroform:EA-acetone tỉ lệ 30:10:1) được cho chảy qua cột. Dựa trên sự khác biệt về độ phân cực, các hợp chất sẽ di chuyển qua cột với tốc độ khác nhau và được thu thành các phân đoạn riêng biệt. Khi các hợp chất đã được phân lập ở dạng tinh khiết, công cụ mạnh mẽ nhất để làm sáng tỏ cấu trúc của chúng là phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR). Các phổ một chiều ('H-NMR, ¹³C-NMR) và hai chiều (HSQC, HMBC) được ghi lại. Dữ liệu từ phổ NMR cung cấp thông tin chi tiết về số lượng và loại proton, carbon, cũng như mối liên kết giữa chúng, cho phép các nhà hóa học dựng lại chính xác cấu trúc không gian của từng dẫn xuất benzylidene mới được tổng hợp.

4.1. Kỹ thuật sắc ký cột trong việc tinh chế các dẫn xuất

Sắc ký cột là phương pháp không thể thiếu trong quá trình tinh chế sản phẩm tổng hợp hữu cơ. Nguyên tắc của kỹ thuật này dựa trên sự phân bố khác nhau của các chất giữa pha tĩnh (silica gel) và pha động (hệ dung môi). Các hợp chất phân cực hơn sẽ tương tác mạnh hơn với silica gel (pha tĩnh phân cực) và di chuyển chậm hơn, trong khi các chất ít phân cực hơn sẽ bị dung môi (pha động) cuốn đi nhanh hơn. Bằng cách điều chỉnh thành phần của hệ dung môi, có thể tối ưu hóa sự tách biệt giữa các chất. Quá trình này cho phép thu được các dẫn xuất benzylidene với độ tinh khiết cao, là điều kiện tiên quyết để phân tích cấu trúc chính xác và thử nghiệm hoạt tính sinh học sau này.

4.2. Ứng dụng phổ NMR để biện luận cấu trúc hóa học

Phổ NMR là công cụ phân tích cấu trúc hàng đầu trong hóa học hữu cơ. Phổ ¹H-NMR cung cấp thông tin về môi trường hóa học của các nguyên tử hydro, trong khi phổ ¹³C-NMR làm điều tương tự cho các nguyên tử carbon. Trong nghiên cứu này, việc so sánh phổ NMR của sản phẩm với acid usnic ban đầu là chìa khóa. Ví dụ, sự biến mất của tín hiệu proton của nhóm methyl-ketone (ở khoảng δH 2.6 ppm) và sự xuất hiện của các tín hiệu proton olefin mới (vùng δH 7-8 ppm) là bằng chứng rõ ràng cho thấy phản ứng ngưng tụ aldol đã xảy ra. Các phổ 2D như HMBC giúp xác định các tương tác xa giữa proton và carbon, cho phép khẳng định cách các mảnh cấu trúc được kết nối với nhau, từ đó xác định không thể nhầm lẫn cấu trúc hóa học của từng sản phẩm.

V. Kết quả điều chế 7 dẫn xuất benzylidene mới từ acid usnic

Nghiên cứu đã tổng hợp thành công 7 dẫn xuất benzylidene mới của acid usnic thông qua phản ứng ngưng tụ aldol với hai loại aldehyde thơm là 2-chlorobenzaldehyde và 4-bromobenzaldehyde. Các hợp chất thu được đều là chất mới, chưa từng được công bố trước đây, mở ra những khám phá mới về khung sườn carbon của dẫn xuất acid usnic. Tổng hiệu suất cô lập của các sản phẩm trong các phản ứng dao động từ 29% đến 33%. Dựa trên phân tích dữ liệu phổ NMR, các sản phẩm được phân thành bốn nhóm chính (I, II, III, và IV) với các đặc điểm cấu trúc riêng biệt. Nhóm I là sản phẩm mà phản ứng aldol hóa xảy ra ở cả hai vị trí nhóm methyl-ketone của acid usnic. Nhóm II chỉ có phản ứng xảy ra ở một trong hai vị trí. Nhóm III và IV là các sản phẩm có cấu trúc phức tạp hơn, hình thành do các phản ứng nội phân tử sau bước ngưng tụ aldol ban đầu, tạo ra các vòng mới. Việc hình thành đa dạng các nhóm sản phẩm cho thấy sự phức tạp và thú vị của phản ứng, đồng thời cung cấp một thư viện hợp chất phong phú cho các thử nghiệm hoạt tính sinh học trong tương lai, đặc biệt là tiềm năng kháng ung thư.

5.1. Bốn nhóm sản phẩm chính và hiệu suất tổng hợp tương ứng

Kết quả phân tích cho thấy sự hình thành của bốn nhóm sản phẩm chính. Cụ thể, sản phẩm Nhóm I (ký hiệu LA1.1, BRL.1) có cấu trúc đối xứng, với hai phân tử aldehyde ngưng tụ vào cả hai nhóm acetyl của acid usnic. Sản phẩm Nhóm II (LA1.2, BRL.2) là sản phẩm ngưng tụ 1:1, chỉ một nhóm acetyl tham gia phản ứng. Sản phẩm Nhóm III (LA1.3, BRL.3) và Nhóm IV (LA1.3A) có cấu trúc vòng mới, được tạo thành do phản ứng cộng Michael nội phân tử. Tổng hiệu suất của các phản ứng này đạt khoảng 29-33%, là một con số hợp lý cho các phản ứng tổng hợp hữu cơ đa bước và phức tạp. Sự đa dạng sản phẩm này cho phép khảo sát rộng hơn về mối quan hệ giữa cấu trúc và hoạt tính.

5.2. Đề nghị cơ chế giải thích sự hình thành sản phẩm đa dạng

Cơ chế hình thành các sản phẩm đa dạng được giải thích như sau: Trong môi trường base, acid usnic tạo ra ion enolate ở vị trí nhóm methyl-ketone. Ion này tấn công vào aldehyde thơm, tạo ra sản phẩm ngưng tụ aldol (trung gian A). Từ đây, phản ứng có thể đi theo nhiều hướng. Nếu tiếp tục ngưng tụ với một phân tử aldehyde nữa, sẽ tạo thành sản phẩm nhóm I. Tuy nhiên, do sự hiện diện của các nhóm chức khác, các phản ứng nội phân tử có thể xảy ra. Gốc O⁻ của muối enolate có thể tấn công vào liên kết đôi C=C liên hợp, dẫn đến quá trình đóng vòng và tạo ra các sản phẩm thuộc nhóm III và IV. Sự cạnh tranh giữa các con đường phản ứng này giải thích cho việc thu được một hỗn hợp sản phẩm với các cấu trúc hóa học khác nhau.

VI. Kết luận và triển vọng nghiên cứu dẫn xuất acid usnic mới

Nghiên cứu đã đạt được mục tiêu đề ra là điều chế thành công các dẫn xuất benzylidene của acid usnic. Tổng cộng, 7 hợp chất mới đã được tổng hợp và phân lập thông qua phản ứng ngưng tụ aldol giữa acid usnic và hai loại aldehyde thơm. Cấu trúc của tất cả các sản phẩm này đã được xác định một cách rõ ràng và đáng tin cậy bằng các phương pháp phổ hiện đại, chủ yếu là phổ NMR một chiều và hai chiều. Đáng chú ý, một số hợp chất tổng hợp được có chứa khung carbon mới, chưa từng được ghi nhận trong y văn, đánh dấu một đóng góp quan trọng vào lĩnh vực hóa học các hợp chất tự nhiên. Thành công này không chỉ khẳng định tính hiệu quả của phương pháp tổng hợp đã chọn mà còn mở ra một chương mới cho việc khám phá các dẫn xuất của acid usnic. Những hợp chất mới này là nguồn tài nguyên quý giá cho các nghiên cứu sâu hơn về hoạt tính sinh học, đặc biệt là trong việc tìm kiếm các tác nhân kháng ung thư tiềm năng. Hướng nghiên cứu này hứa hẹn sẽ khai thác hiệu quả hơn nữa nguồn dược liệu quý giá từ địa y, góp phần vào sự phát triển của ngành y dược.

6.1. Tổng kết thành công của đề tài trong việc tổng hợp

Thành tựu chính của đề tài là đã xây dựng được một quy trình tổng hợp hiệu quả để tạo ra các dẫn xuất benzylidene từ acid usnic. Bảy hợp chất mới, bao gồm cả những hợp chất có khung carbon độc đáo, đã được tạo ra và xác định cấu trúc hoàn chỉnh. Kết quả này đã chứng minh rằng phản ứng ngưng tụ aldol là một công cụ linh hoạt và mạnh mẽ để biến đổi cấu trúc của acid usnic, tạo ra sự đa dạng phân tử cần thiết cho việc sàng lọc và phát triển thuốc. Việc công bố các dữ liệu phổ chi tiết cũng là một nguồn tham khảo quan trọng cho các nhà nghiên cứu khác trong cùng lĩnh vực.

6.2. Các kiến nghị và hướng nghiên cứu phát triển tiếp theo

Để phát triển các kết quả đã đạt được, một số hướng nghiên cứu tiếp theo được đề xuất. Thứ nhất, cần khảo sát và tối ưu hóa các điều kiện phản ứng (như nhiệt độ, thời gian, loại xúc tác) để nâng cao hiệu suất và tính chọn lọc của sản phẩm mong muốn. Thứ hai, mở rộng phạm vi phản ứng bằng cách sử dụng các loại aldehyde khác nhau, mang các nhóm thế đa dạng để tạo ra một thư viện hợp chất lớn hơn. Quan trọng nhất, cần tiến hành các thử nghiệm hoạt tính sinh học một cách có hệ thống cho tất cả các hợp chất mới đã tổng hợp được. Các thử nghiệm nên tập trung vào hoạt tính kháng ung thư trên nhiều dòng tế bào khác nhau và đánh giá độc tính tế bào để xác định các ứng cử viên tiềm năng nhất cho các nghiên cứu sâu hơn in vivo.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TONG QUAN 1. Acid usnic và nguồn gốc từ thiên nhiên Acid usnic là một chất dẫn xuất dibenzofuran tự nhiên có công thức phân tử €C¡sH,⁄¿Ó;, lần đầu tiên được cô lập bởi nhà khoa học người Đức W. Knop năm 1844 và được Curd, Robertson tông hợp lần đầu tiên giữa năm 1933-1937, có trong một số loài địa y thuộc chỉ Usnea, Cladonia, Hypotrachyna, Lecanora, Ramalina, Evernia, Parmelia và Alectoria [15]. Ö điều kiện bình thường, acid usnic là chất rắn, màu vàng và có vị cay, nóng chảy ở 204 °C, tan ít trong nước và một số dung môi hữu cơ (<0.88 ø/100 mL ethyl acetate,.

16 fe Gh Axus (+> Acid usnic (-)- Acid usnic Hình 1. Ngoài ra, hợp chất này cũng thể hiện hoạt tinh kháng virus và giảm đau hạ sốt,. Đặc biệt các thir nghiệm in vitro cho thấy acid usnic có kha năng gây độc mạnh mẽ ức chế sự phát triển của nhiều dòng tế bào ung thư ở người (Muller 2001, Podterob 2008, Boustie 2011) [2, 8, 12]. Những hoạt tính sinh học của acid usnic và các dẫn xuất của nó từ các nghiên cứu trên thế giới Năm 1997, Nouri Neamati và các cộng sự đã tiền hành thử nghiệm khả năng kháng virus HIV trên một số dẫn xuất của acid usnic, kết quả cho thay khả nang ức chế trung bình đối với virus này.

Đồng thời chúng cũng thẻ hiện khả năng ngăn chặn sự di căn của tế bảo ung thư phôi [9]. Năm 2008, Marc-Antoine Bazin và cộng sự đã tông hợp được các dẫn xuất imine của acid usnic với polyamine, thử nghiệm cho thay chúng có khả năng gây độc mạnh, gây ức chế sự phát triển của nhiều dòng tế bào ung thư [1] (Bảng 1. Các dẫn xuất polyamine của (+)-acid usnic có hoạt tính diệt khuân cao hơn (-)-acid usnic [1]. Hoạt tính gây độc đối với các dòng tế bào L1210 (tế bào gây bệnh bạch cầu ở chuột) của dẫn xuất 6-acetyl-2-{ 1-[3-(4-aminobutylamino)propylamino]-cthylidenc }-7,9- dihydroxy-8,9b-dimethyldibenzofuran-1,3(2H.9bH)-dione (hợp chất A2, Sơ đồ 1) có hoạt tính cao hơn với acid usnic (IC;; 3.

Hợp chất được tông hợp bằng phản ứng giữa (+)-acid usnic và 1,8-diaminooctane (ICsq 3. Các dẫn xuất muối amoni bậc 4 của acid usnic cũng có các hoạt tính sinh học có lợi [1]. Ai, An OH o AI-A4 Me. |_ Me COMe F @ Cl AS-AT HO | o OH Ai Ai + COMe — A8, A9 (+)-Acid usnic Al Re -(CH,),NH,, 2HCI: Hiệu suất: 25 % A2 R= -(CH,),NH-(CH,),-NH,, 3HCI; Hiệu suất: 12 % A3 R= -(CH,),.NH,, 4HC]; Hiệu suất: 55 % A4 R= -(CH,),NH,, 2HCI; Hiệu suat: 36 % AS R= -(CH,),OH; Hiệu suất: 73 % A6 R= -(CH,),CH,: Hiệu suất: 69 % A7 R=C,H,-CH(CH,)-CH-COOH; Hiệu suất: 85 % A8 R=C,H.-CH,-CH-COOC,H,; Hiệu suất: 74 % A9 R =(CH,),CH-CH,.: Hiệu suất: 75 % So đồ 1.

Phản ứng điêu chế dan xuất của acid usnic với một số amine.4 N khí HCI, AcOEt; (Ai) Et,N, 1 đương lượng. Độc tính tế bào của acid usnic và các dẫn xuất AI-A9 trên một số dong tế bào ung thi! ICso` (uM) Hợp chất L1210 CHO nu. 3LL DUI4S MCFT K-562 0251 () UA 17.6 Put » 100 »LO0 » 100 nd nd nd nd nd Spd » LOD » LOO » 100 nd nd nd nd nd S 54.5% » LOO » 100 nd nd nd nd nd Spm 92 DAO »I00 »100 nd nd nd nd nd nd (+) VA + 100 20.5 + nd nd nd nd nd nd nd uM Put 3.24 nd nd nd nd nd nd nd uM Spd 4.2 + nd nd nd nd nd nd nd Spm 6.0% nd nd nd nd nd nd nd Spm 74 (+) UA + 100 14.7 + nd nd nd nd nd nd nd uM DAO 5.04 107+ 12+ nd nd nd nd nd 2.0 A2 84+ 293+ 280+ nd nd 99+ nd 12.54 nd nd nd nd nd nd 1.0 A6 >500 nd nd nd nd nd nd nd A7 54.6 + nd nd nd nd >100 56.4+ nd nd nd nd >100 >100 >100 1.93 nd nd nd nd >100 60.1 *Bệnh ung thư bạch huyệt Murine L1210 (ATCC CCL 219), 3LL, ung the phê quan ( CRL- 1642), K-562, bệnh bach cầu mãn tính ở người (ATCC CCL 243), ung thie biểu mô tuyến tién liệt của con người di căn DUIAS (ATCC HTB 81), ung thư biểu mô tuyển vú của người mẹ MCF? (ATCC HTB 22), U251, w xơ tt den U251 (RCBU461) “Cac tế bào được nuôi cay 48 giờ hoặc 72 giờ với các nông độ khác nhau của các hợp chất được liệt kê. Tat cả các kết quả là của ít nhất ba lần thí nghiệm độc lập + SD.

nd: not determined - không xác định “UA, usnic acid; Put, Putrescine; Spd, spermidine; Spm, spermine; DAO, diaminooctane Bảng 1. Cam ứng apoptosis của (+)-acid usnic và dan xuất A4 với tế bào LI210 Apoptotic cell* (%) Caspase-3 activity Hợp chất Nong độ (uM) = 24h 48h 48 h Mẫkôp,O 7 10203) 18+0§ | 10+01 (+)-Acid usnic 17 30+9 3343 3.5 a a, “Sau khi rita, các tê bào đã bị nhuộm mau với Hoechst 33342. Tý lệ phan trăm các tê bào có nhân tế bào phân mảnh được xác định đưới kính hiển vì huỳnh quang * Dit liệu đại diện từ ba thí nghiệm độc lập + SD Đến năm 2012, Dmitriy N. Sokolov và cộng sự đã nghiên cứu tng hợp và thử nghiệm hoạt tính kháng virus cúm HINI.

Kết quả thu được 26 dẫn xuất (Sơ đồ 2). trong đó 13 hợp chất (-)-L1, (+)-L3. (+)- và (-)-UH, (+)- và (-)-L12, và (+)-L13 thé hiện hoạt tính mạnh. Mặt khác có thẻ thay rang cau hình tuyệt đối của acid usnic và các dẫn xuất có anh hưởng đến hoạt tính sinh học, cụ thé hoạt tính của các dẫn xuat từ (-)-acid usnic mạnh hơn các dẫn xuất của (+)-acid usnic [14].

(L4 R= CH:CE;CE:H (+)-LSa R= CH;CF;NEI (*9)-L6 R= CH,COOH (+}+L7 R= CH,CH,COOH M (#144 - (*)-L7 _ OLE Re pF Li (*>-L9 R'= p-Cl (HLA N2 (40-10 R= p-Br RAINH, (*-LN R'~m-F 78 R'em-Br ou Oo CH, H;C Mel (Ll {+}-L13 ga. Phan ứng điệu chế dan xuất của acid usnic với mGt SỐ amine Bang 1. Hoạt tính của các dan xuất đối với virus cúm A(HINI )pdm09" ——————>— Hop chat CTDso (uM) ED«o (tM) SI (+)-L1 305.0 “Các giá trị eta ECsy và CTDsq la giá trị trung bình của ba thi nghiệm khác nhau Năm 2014, Ann A. Shtro và cộng sự đã tiến hành tong hợp các dẫn xuất di vòng của acid usnic có hoạt tính kháng virus cúm A (HINI) [13].

Kết quả thu được 9 dẫn xuất có khung sườn carbon mới (2. Bên cạnh đó còn cho thấy hoạt tính sinh học được tăng cường khi thay đôi một số đặc điểm cấu trúc ở nhánh, đặc biệt với tác chất là chalcone. Cụ thé các dẫn xuất enamine, pyrazole và chalcone là các hoạt chất tiêm năng ức chế sự phát trién của virus (Sơ đồ 3-5). (+) -K1 (+)-K10 R=H (+)-K12 R=CF; (#)-K14 - (+)-K23 (+)-K14 R,=R;-R;=R„=H (+)-K15 R,=R,=R,=H, R,=Cl (+)-K16 R,=R;=R„=H, R;=OMe (+)-K17 Rị=R¿=H, R;=R;=OMe (+)-K18 Ry=R,=H, R,=R,=OMe (+)-K19 R,=R;=R;=OMe, R¿=H (+)-K20 R;=R¿=R,=OMe, R,=H (+)-K21 R;=R\=H, R,=Ry=OMe (+)-K23 R,=R;=R¿=H, R;=§Mel So dé 3.

Phản ứng điều chế một số dẫn xuất enamine, pyrazole va chalcone của acid usnic ( Ì). Ka: PhNHNH;, EtOH, đun hỏi lưu; Kb: NaBH,.THE, -20 °C; Ke: CHạN;, CHCh. MeOH/H,O, KOH, 70 °C: Ke: /-BuOH, VO(acac);, PhMe, rt: Kf: NH;NH;*H;O, AcOH, EtOH, dun hồi lưu. (9 KAT" = CR CICHE IQs (+) KA? Rye Roe 2-BIrPhCO ‘s ma So dé 4.

Phan ung diéu ché mot số dan xuất enamine, pyrazole và chalcone của acid usnic (2). Ka: trifluorochloroethylene, K,CO;, DMF, 40-45 °C; Kb: 2-bromobenzoylchloride, EtN, DMAP, Et,0, r.; Ke: ACOOH, CHCH, rt; Kd: PhNHNH;, EtOH, dun hỏi lưu, J s4 orm ti ` _ okt tts —: bật ‡ = at =e o%wee =% Jy 07 = = * rf («4 I9) 408 i-xzr wae ‘comin on o 0 OH ° on oo Kim ba sor `. SL ya | + LẠC, lÌ xa ~~ _~.~ ath Ke ~S _34 = | | ———> ee ot | 3l nở L Ø7 on a Í on OH wor id ont A £ — Gr NY ° (s41 ot eete g LG (iGám — ] lasses —€ ¡ 3 eensXS “TOME |9)37 Re -CH:CH;COOH OH € °° oH 9 0 oH ¢ 9 0 {#9038 Re -CH¡Ph #0" L “On T [ qd OH HỘ ® “0” on pS | Hey J moo ae | I [)-K34 Re — ie “Ry (+) 429 Re ae oe o g O K (PHO S fee. Phản ứng điều chế một số dẫn xuất enamine, pyrazole và chalcone của acid usnic (3) Ka: 2Br;, HBr, dioxane, rt; Kb: AcOK, acetone, dun hồi lưu; Ke: aldehyde, MeOH/H;O, 70 °C; Kd: Mel, K;CO;, DMF, r.t; Ke: Br¿, dioxane, r.t; Kf: thiol, NaOH, MeOH, r.t: Kg: 2Brm, HBr, dioxane, r.= (+)K7"® X= CH¿CH;CH;COOH (GABA) — Kakb ttn, (+K8f?° X= Cat ne NHX - m ñ G pe (L-Trp) (+) -K1 (+KQ Xe “XS (L-MeU Sơ đồ 6.

Phản ứng điều chế một số dẫn xuất của acid wsnic bằng phản ứng với amine béo. Ka: EtOH/HO, KOH (pH~9.5), dun hôi lưu; Kb: EtOH, Et;N, đun hỏi lưu. Hoat tính của các dan xuất acid usnic chống lại virut cúm A “California 7⁄09 (HIN1]pdùn09 CTD:¿ EDs» CTDso EDso Hợp chất uM) uM) SI Hop chat uM) uM SI & (+)-K1 424.0 — Năm 2015, Nguyễn Trung Giang và các cộng sự đã điều chế một số dan xuất của (+)-acid usnic với amine thơm trong điều kiện chiều xạ vi sóng [10] (Sơ đồ 7). NH¿ CpME (1m) $800°C,pH 5 + — R PMW(100W) HO 20 phút CHy NH OH NH; CS wo-<_\-nu, c_\-nu OCH, CF n eo Oa y y So đồ 7.

Phan ứng điều chế dan xuất của acid usnic bang phan ứng công với một số amine thơm Cùng năm đó, O. Luzina và các cộng sự cũng đã tông hợp được san phẩm tạo ra từ (+)-acid usnic và 1,8-diaminooctane, chúng có hoạt tính gây độc tế bào đối với đòng tế bảo LI210 [7] và một số các đẫn xuất khác có tác động kháng u, chồng lại các dòng tế bào bạch cầu ở người CEM -13 và MT -14 [7] (Sơ đồ 8). Hoạt tính gay độc của hợp chất El và E3-EII (C.Dẹạ uM) Hợp chất CEM- l3 U-937 MT-4 Hợpchất CEM-l3 U-937 MT-4 “(@E 260 19A 260 ŒœẼE7Ổ 1490 990 990 - (RE 232 3718 l4 CEO 1690 1654 - 917 7 (E3 145 O18 27 (ŒÉES 548 1370 959 ˆ (GE3 290 338 234 EST] 190 856 - (W4 206 679 192 (ŒẼE 721 67,1 688 - (E4 271 317 219 ED 721 721 THI - GES 690 1580 1228 (+-EI0 1470 523 163.3 Ve ®N-R OH O n x? a” == ° Ø ° E7- E11 E3: R= Mỹ, n~= 1; E4: R = EIL.E9: R = Et, R; = Me, Xe Ll E8:n = 1, E9: n = 2 E%:R ES: R = Et.n=2 CN EI0: R = © ,R;=Me, X=“l,n=2 EM: R= Me, Rị = Et, X= Benet Sơ dé 8. Tổng hop dan xuất mudi bậc bốn tit enamine và alkyl halogenua tương ứng Bảng 1.

Hoạt tính kháng Mycobacterium smegmatis me(2) và S. lividans APHVII+ của El và E7-EII - Vùng ức chế HN HẠ Mycobacterium smegmatis mm/SIC* me(2), mm/MIC” (-)-E7 7.