Luận văn thạc sĩ khảo sát hoạt tính gây độc tế bào dẫn xuất diazacrownophane - ĐHKHTN

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu hus nghiên cứu tổng hợp và khảo sát hoạt tính gây độc tế bào của một số dẫn xuất γ, khảo sát thực trạng, phân tích nguyên nhân, đề xuất giải pháp cải

• Tác giả: Nguyễn Thị Thanh Huyền
• Người hướng dẫn: PGS.TS Lê Tuấn Anh
• Trường học: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
• Chuyên ngành: Hóa Hữu cơ
• Đề tài: Nghiên cứu tổng hợp và khảo sát hoạt tính gây độc tế bào của một số dẫn xuất [γ-(aryl)pyridino]dibenzo-27,28-diazacrownophane
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ khoa học
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Khái niệm chung
• 1.2. Một số các dị vòng azacrown ether khác
• 1.3. Phản ứng ngưng tụ đa tác nhân
• 2. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM
• 2.1. Tổng hợp dẫn xuất podand – làm tiền chất cho phản ứng ngưng tụ đa tác nhân
• 2.1.1. Tổng hợp 2,6-bis(tosyloxymethyl)pyridine (2)
• 2.1.2. Tổng hợp podand 2,6-bis[(2-acetophenyl)oxymethyl]pyridine (4)
• 2.1.3. Tổng hợp podand 2,6-bis[(2-formylphenyl)oxymethyl]pyridine (6)
• 2.2. Tổng hợp các chất [(γ-phenyl)pyridino]dibenzodiazacrownophane
• 2.2.1. Tổng hợp chất [γ-(4-methoxyphenyl)pyridino]dibenzodiaza-crownophane (8a)
• 2.2.2. Tổng hợp pyridinodibenzodiazacrownophane chứa nhân 3,5-diphenyl-4-piperidone (10a)
• 2.2.3. Tổng hợp pyridinodibenzodiazacrownophane chứa nhân γ-piperidone (10b)
• 2.3. Khảo sát hoạt tính trên một vài dòng tế bào ung thư
• 2.3.1. Các dòng tế bào được đánh giá hoạt tính gây độc tế bào
• 2.3.2. Môi trường nuôi các dòng tế bào ung thư
• 2.3.3. Phương pháp thực nghiệm xác định hoạt tính gây độc tế bào
• 3. CHƯƠNG 3: THẢO LUẬN KẾT QUẢ
• 3.1. Tổng hợp các dẫn xuất podand 2,6-bis[(2-acetophenyl)oxymethyl]pyridine (4) và 2,6-bis[(2-formylphenyl)oxymethyl]pyridine (6)
• 3.2. Tổng hợp các dẫn xuất diazacrownophane (8) và (10)
• CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về hoạt tính gây độc tế bào của dẫn xuất γ arylpyridinodibenzo 27 28 diazacrownophane

Nghiên cứu về hoạt tính gây độc tế bào của các hợp chất hữu cơ, đặc biệt là các dẫn xuất γ-arylpyridinodibenzo-27,28-diazacrownophane, đang thu hút sự chú ý lớn trong lĩnh vực hóa học dược phẩm. Các hợp chất này không chỉ có cấu trúc độc đáo mà còn thể hiện tiềm năng ứng dụng cao trong điều trị ung thư. Việc tìm hiểu về cơ chế hoạt động và hiệu quả của chúng là rất cần thiết để phát triển các liệu pháp điều trị mới.

1.1. Khái niệm về dẫn xuất γ arylpyridinodibenzo 27 28 diazacrownophane

Dẫn xuất γ-arylpyridinodibenzo-27,28-diazacrownophane là một nhóm hợp chất có cấu trúc phức tạp, bao gồm các vòng pyridine và crown ether. Chúng được tổng hợp từ các phản ứng ngưng tụ đa tác nhân, giúp tối ưu hóa hiệu suất và giảm thiểu thời gian tổng hợp. Các hợp chất này đã được chứng minh có khả năng ức chế sự phát triển của tế bào ung thư.

1.2. Tầm quan trọng của nghiên cứu hoạt tính gây độc tế bào

Nghiên cứu về hoạt tính gây độc tế bào của các dẫn xuất này không chỉ giúp hiểu rõ hơn về cơ chế tác động của chúng mà còn mở ra hướng đi mới trong việc phát triển thuốc điều trị ung thư. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng những hợp chất này có thể ức chế sự phát triển của nhiều dòng tế bào ung thư khác nhau.

II. Vấn đề và thách thức trong nghiên cứu hoạt tính gây độc tế bào

Mặc dù có nhiều tiềm năng, nhưng việc nghiên cứu hoạt tính gây độc tế bào của các dẫn xuất γ-arylpyridinodibenzo-27,28-diazacrownophane cũng gặp phải nhiều thách thức. Các vấn đề như độ chọn lọc, hiệu quả và tính an toàn của các hợp chất này cần được xem xét kỹ lưỡng.

2.1. Độ chọn lọc và hiệu quả của các dẫn xuất

Một trong những thách thức lớn nhất là đảm bảo độ chọn lọc cao của các dẫn xuất γ-arylpyridinodibenzo-27,28-diazacrownophane đối với các tế bào ung thư mà không gây hại cho các tế bào khỏe mạnh. Nghiên cứu cần phải xác định được các yếu tố ảnh hưởng đến độ chọn lọc này.

2.2. Tính an toàn và tác dụng phụ

Tính an toàn của các hợp chất này cũng là một vấn đề quan trọng. Các nghiên cứu cần phải đánh giá tác dụng phụ có thể xảy ra khi sử dụng các dẫn xuất này trong điều trị. Việc xác định liều lượng an toàn là rất cần thiết để đảm bảo hiệu quả điều trị mà không gây hại cho bệnh nhân.

III. Phương pháp nghiên cứu hoạt tính gây độc tế bào

Để khảo sát hoạt tính gây độc tế bào, nhiều phương pháp khác nhau đã được áp dụng. Các phương pháp này không chỉ giúp đánh giá hiệu quả của các dẫn xuất mà còn cung cấp thông tin về cơ chế tác động của chúng.

3.1. Phương pháp khảo sát trên dòng tế bào ung thư

Các dòng tế bào ung thư như Hep-G2, MCF7, và PC3 thường được sử dụng để đánh giá hoạt tính gây độc tế bào. Các thí nghiệm này giúp xác định khả năng ức chế sự phát triển của tế bào ung thư của các dẫn xuất γ-arylpyridinodibenzo-27,28-diazacrownophane.

3.2. Phân tích kết quả và đánh giá hiệu quả

Kết quả từ các thí nghiệm sẽ được phân tích để đánh giá hiệu quả của các dẫn xuất. Các chỉ số như IC50 sẽ được sử dụng để xác định nồng độ cần thiết để ức chế 50% sự phát triển của tế bào ung thư, từ đó đánh giá tiềm năng ứng dụng trong điều trị.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu cho thấy các dẫn xuất γ-arylpyridinodibenzo-27,28-diazacrownophane có khả năng ức chế mạnh mẽ sự phát triển của nhiều dòng tế bào ung thư. Những phát hiện này mở ra hướng đi mới trong việc phát triển thuốc điều trị ung thư.

4.1. Kết quả khảo sát hoạt tính gây độc tế bào

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng một số dẫn xuất có khả năng ức chế sự phát triển của tế bào ung thư lên đến 90%. Điều này cho thấy tiềm năng lớn của các hợp chất này trong việc phát triển thuốc điều trị ung thư.

4.2. Ứng dụng trong y dược

Các dẫn xuất này có thể được phát triển thành thuốc điều trị ung thư trong tương lai. Việc nghiên cứu sâu hơn về cơ chế tác động và tính an toàn của chúng sẽ là bước tiếp theo quan trọng trong quá trình phát triển thuốc.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của nghiên cứu

Nghiên cứu về hoạt tính gây độc tế bào của các dẫn xuất γ-arylpyridinodibenzo-27,28-diazacrownophane đã mở ra nhiều cơ hội mới trong lĩnh vực hóa học dược phẩm. Những phát hiện này không chỉ có giá trị khoa học mà còn có tiềm năng ứng dụng cao trong điều trị ung thư.

5.1. Tóm tắt kết quả nghiên cứu

Các dẫn xuất γ-arylpyridinodibenzo-27,28-diazacrownophane đã thể hiện hoạt tính gây độc tế bào mạnh mẽ, cho thấy tiềm năng lớn trong việc phát triển thuốc điều trị ung thư.

5.2. Hướng nghiên cứu trong tương lai

Cần tiếp tục nghiên cứu để tối ưu hóa cấu trúc của các dẫn xuất này, nhằm nâng cao hiệu quả và độ an toàn trong điều trị. Việc phát triển các phương pháp tổng hợp mới cũng sẽ giúp mở rộng thư viện hợp chất có tiềm năng ứng dụng trong y dược.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Bệnh ung thư hiện nay là một trong những thách thức y tế nghiêm trọng nhất trên toàn cầu, với khoảng 19,3 triệu ca mắc mới và gần 10 triệu ca tử vong được ghi nhận mỗi năm theo các ước tính dịch tễ học quốc tế. Tại Việt Nam, tỷ lệ mắc các bệnh ung thư nguy hiểm như ung thư gan, ung thư phổi, ung thư vú và ung thư tử cung đang có xu hướng gia tăng nhanh chóng. Nhằm tìm kiếm các hoạt chất ức chế tế bào khối u mới, các hợp chất đại dị vòng mang khung crownophane kết hợp nhân pyridine nhận được sự quan tâm đặc biệt từ giới khoa học nhờ khả năng tạo phức phối vị chọn lọc và tương tác màng sinh học độc đáo.

Tuy nhiên, các phương pháp tổng hợp truyền thống đối với khung đại dị vòng thường đòi hỏi nhiều giai đoạn trung gian phức tạp, tiêu tốn năng lượng, sử dụng lượng lớn dung môi độc hại và cho hiệu suất tổng thể rất thấp, thường chỉ dao động từ 5% đến 27%. Đề tài tập trung giải quyết bài toán này bằng việc ứng dụng phản ứng ngưng tụ đa tác nhân (MCRs) theo cơ chế domino nhằm rút ngắn quy trình tổng hợp một giai đoạn cho nhóm hợp chất mới mang cấu trúc [γ-(aryl)pyridino]dibenzo-27,28-diazacrownophane.

Mục tiêu cụ thể của nghiên cứu bao gồm việc tổng hợp thành công các tiền chất podand mạch mở hiệu suất cao, xây dựng quy trình đóng vòng đại dị vòng một giai đoạn và khảo sát sàng lọc độc tính tế bào in vitro trên 6 dòng tế bào ung thư người cùng 1 dòng tế bào lành đối chứng. Nghiên cứu được triển khai thực nghiệm trong giai đoạn năm 2018 - 2019 tại Phòng thí nghiệm Hóa học Hữu cơ 2, Khoa Hóa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội. Đề tài mang ý nghĩa khoa học và thực tiễn sâu sắc khi nâng hiệu suất tổng hợp tiền chất lên mức 88% - 91,67%, rút ngắn thời gian phản ứng từ nhiều ngày xuống còn 11 - 16 giờ, đồng thời tạo tiền đề phát triển các phân tử khung tiềm năng cho ngành hóa dược trong tương lai.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên 2 nền tảng lý thuyết cốt lõi của hóa học hữu cơ hiện đại:

• Lý thuyết hóa học siêu phân tử và phối tử đại dị vòng (Supramolecular & Macrocyclic Chemistry): Dựa trên nguyên lý tạo phức phối vị chọn lọc của đại dị vòng crown ether và azacrown ether với các cation kim loại chuyển tiếp và phân tử sinh học, giúp phân tử dễ dàng xâm nhập và tác động lên màng tế bào khối u.
• Lý thuyết phản ứng ngưng tụ đa tác nhân domino (Multi-Component Domino Reactions - MCRs): Cơ chế phản ứng biến tính Hantzsch và Petrenko-Kritchenko, cho phép liên kết ít nhất 3 cấu phần ban đầu trong cùng một bình phản ứng để tạo thành cấu trúc dị vòng phức tạp chỉ qua một quá trình duy nhất, giảm thiểu tối đa sự tạo thành sản phẩm phụ.

Các khái niệm chính được áp dụng xuyên suốt bao gồm:

• Crown ether: Hợp chất vòng hữu cơ chứa các liên kết oxyethylen có khả năng liên kết ion mạnh.
• Azacrown ether: Dẫn xuất crown ether được thay thế một hoặc nhiều nguyên tử oxy bằng nguyên tử nitrogen bậc 2 hoặc bậc 3, giúp tăng độ bền của phức chất phối vị.
• Crownophane: Hệ đại dị vòng kết hợp giữa cấu trúc cyclophane nhân thơm và vòng crown ether, tạo khoang phân tử đặc thù.
• Podand: Phối tử mạch mở chứa các tâm phối vị linh động, đóng vai trò tiền chất để khép vòng đại dị vòng.
• Phản ứng Hantzsch và Petrenko-Kritchenko: Các dạng phản ứng ngưng tụ giữa aldehyde, hợp chất carbonyl và nguồn nitrogen để tạo dị vòng pyridine hoặc piperidone.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng nguồn hóa chất tinh khiết phân tích đạt tiêu chuẩn quốc tế từ các nhà cung cấp uy tín, với hệ dung môi phản ứng bao gồm dichloromethane, acetonitrile, ethanol và acid acetic băng.

Quy trình phân tích cấu trúc được chuẩn hóa trên các thiết bị đo kiểm hiện đại:

• Điểm nóng chảy xác định bằng phương pháp vi mao quản trên máy đo tự động STUART SMP3 với dải nhiệt độ chuẩn xác.
• Phổ hồng ngoại (FTIR) ghi trên máy Magna 760 (Nicolet) bằng kỹ thuật ép viên với bột KBr.
• Phổ cộng hưởng từ hạt nhân ($^1\text{H-NMR}$ và $^{13}\text{C-NMR}$) được đo trên máy Bruker 500 MHz tại Viện Hóa học (VAST) trong dung môi $\text{CDCl}_3$ và $\text{DMSO-}d_6$, sử dụng chất chuẩn nội tetramethylsilane (TMS).
• Phổ khối lượng phân giải cao (HRMS) xác định khối lượng ion phân tử chính xác trên hệ thống AutoSpec Premier và LC/MS LTQ Orbitrap XL.
• Cấu trúc không gian 3 chiều và yếu tố lập thể được khẳng định bằng phương pháp nhiễu xạ tia X đơn tinh thể (Single-Crystal X-ray Diffraction).

Phương pháp đánh giá hoạt tính sinh học được thực hiện in vitro bằng thử nghiệm Sulforhodamine B (SRB) theo tiêu chuẩn của Viện Nghiên cứu Ung thư Quốc gia Hoa Kỳ (NCI). Cỡ mẫu thực nghiệm được thiết lập trên 6 dòng tế bào ung thư người (FL - ung thư tử cung, MCF7 - ung thư vú, RD - ung thư cơ vân, HepG2 - ung thư gan, Lu1 - ung thư phổi, PC3 - ung thư tuyến tiền liệt) và dòng tế bào lành Vero (thận khỉ xanh). Tế bào được nuôi cấy trong môi trường MEME hoặc DMEM có bổ sung 7% - 10% huyết thanh bê tươi ở điều kiện vô trùng tuyệt đối ($37^\circ\text{C}$, $5%\text{ }\text{CO}2$, độ ẩm 98%). Cỡ mẫu nồng độ khảo sát gồm 10 mức pha loãng logarit từ huyền phù $3\times 10^4 - 5\times 10^4\text{ tế bào/ml}$. Mỗi nồng độ được thử nghiệm lặp lại 3 lần ($n=3$) trên phiến 96 giếng để tính toán mật độ quang OD ở bước sóng 495 - 515 nm, tỷ lệ sống sót tế bào ($\text{CS}%$) và giá trị $\text{IC}{50}$.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình thực nghiệm đã thu được 4 nhóm kết quả quan trọng:

1. Tổng hợp thành công 2 tiền chất podand hiệu suất cao:

   • Podand diketone 2,6-bis[(2-acetophenyl)oxymethyl]pyridine đạt hiệu suất 88%, nhiệt độ nóng chảy $85^\circ\text{C} - 86^\circ\text{C}$, giá trị $R_f = 0{,}33$.
   • Podand dialdehyde 2,6-bis[(2-formylphenyl)oxymethyl]pyridine đạt hiệu suất vượt trội 91,67%, nhiệt độ nóng chảy $150^\circ\text{C} - 152^\circ\text{C}$.
   • Cả 2 chất đều được tổng hợp từ chất trung gian 2,6-bis(tosyloxymethyl)pyridine có hiệu suất đạt 85% và nhiệt độ nóng chảy $107^\circ\text{C} - 108^\circ\text{C}$.

2. Chế tạo dãy 6 dẫn xuất diazacrownophane qua phản ứng Hantzsch biến tính:

   • Các dẫn xuất diazacrownophane chứa nhân $\gamma$-(aryl)pyridine được tổng hợp một giai đoạn với thời gian đun hồi lưu từ 11 đến 16 giờ.
   • Khối lượng sản phẩm tinh chế qua sắc ký cột silicagel đạt từ 0,27 g đến 0,48 g trên mỗi mẻ phản ứng 1,3 mmol.
   • Phổ $^1\text{H-NMR}$ xác nhận rõ tín hiệu singlet đặc trưng của 4 proton nhóm $-\text{O-CH}_2\text{-}$ tại $\delta = 5{,}12 - 5{,}15\text{ ppm}$ và 2 proton vị trí $\beta$ trên nhân pyridine tại $\delta = 7{,}12 - 7{,}85\text{ ppm}$. Phổ HRMS cho pic ion $[\text{M+H}]^+$ tại $473{,}1865\text{ }m/z$ hoàn toàn khớp với công thức phân tử.

3. Tổng hợp và xác định cấu trúc lập thể tuyệt đối của diazacrownophane chứa nhân piperidone:

   • Phản ứng Petrenko-Kritchenko giữa podand dialdehyde với dibenzyl ketone và ammonium acetate trong ethanol ở $60^\circ\text{C}$ tạo ra hợp chất đại dị vòng tinh thể trắng có nhiệt độ nóng chảy $238^\circ\text{C} - 239^\circ\text{C}$, giá trị $R_f = 0{,}52$.
   • Phổ HRMS xác nhận pic ion $[\text{M+H}]^+$ tại $539{,}2336\text{ }m/z$ và $[\text{M+Na}]^+$ tại $561{,}2139\text{ }m/z$.
   • Phương pháp nhiễu xạ tia X đơn tinh thể đã chứng minh chính xác cấu hình lập thể tương đối của phân tử là dạng racemic rac-(1R*, 21S*, 22R*, 24S*).

4. Hiệu quả ức chế tế bào ung thư in vitro rõ rệt:

   • Các mẫu thử nghiệm biểu hiện khả năng gây độc tế bào mạnh với tỷ lệ tế bào sống sót $\text{CS} \le 50%$ ở nồng độ ban đầu.
   • Giá trị $\text{IC}_{50}$ của các dẫn xuất có hoạt tính đều đạt dưới ngưỡng tiêu chuẩn $20\text{ }\mu\text{g/ml}$, thể hiện tác dụng ức chế mạnh trên các dòng tế bào ung thư gan (HepG2), ung thư cơ vân (RD) và ung thư vú (MCF7).

Thảo luận kết quả

Cơ chế đóng vòng đại dị vòng diễn ra thuận lợi nhờ hiệu ứng định hướng không gian của hai cầu nối ether linh động trên khung podand, giúp các nhóm carbonyl và amine tiếp cận nhau theo cấu hình có lợi về mặt nhiệt động học. So với các công trình trước đây của các nhóm nghiên cứu quốc tế chỉ đạt hiệu suất toàn phần từ 5% đến 27% qua 4 - 5 bước phân lập, phương pháp ngưng tụ domino một giai đoạn này giúp tăng hiệu suất lên gấp 2 - 3 lần và giảm 70% lượng dung môi thải độc hại.

Dữ liệu thử nghiệm sinh học có thể được biểu diễn trực quan thông qua bảng ma trận giá trị $\text{IC}_{50}$ ($\mu\text{g/ml}$) kết hợp biểu đồ cột so sánh phần trăm sống sót của tế bào ($\text{CS}%$) giữa các nhóm thế khác nhau trên nhân thơm. Sự hiện diện của nhóm thế đẩy điện tử ($-\text{OCH}_3$) tại vị trí para hoặc dị vòng thiophene giúp tăng cường mật độ điện tích trên khung pyridine, từ đó tối ưu hóa khả năng liên kết với thụ thể tế bào khối u. Đường cong phát triển tế bào dạng sigmoid trên thang đo logarit nồng độ chứng minh cơ chế gây độc phụ thuộc trực tiếp vào liều lượng chất thử.

So với hợp chất đối chứng dương colchicine và ellipticine, các dẫn xuất diazacrownophane này thể hiện mức độ chọn lọc cao hơn khi ít gây tổn thương đối với dòng tế bào thận khỉ bình thường Vero, mở ra tiềm năng hạn chế tác dụng phụ trong trị liệu lâm sàng.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên các kết quả đạt được, nghiên cứu đề xuất 4 nhóm giải pháp cụ thể:

• Mở rộng quy mô tổng hợp (Scale-up) phản ứng domino: Tăng quy mô phản ứng từ mức phòng thí nghiệm 0,5 - 1,5 g lên quy mô pilot 50 - 100 g mỗi mẻ nhằm đánh giá độ ổn định của hiệu suất (mục tiêu duy trì trên 80%), hoàn thiện quy trình trong thời gian 12 tháng do nhóm nghiên cứu thuộc Bộ môn Hóa Hữu cơ chủ trì.
• Nghiên cứu cơ chế tác động sinh học phân tử chuyên sâu: Triển khai thử nghiệm ức chế các enzyme đích sinh học (như topoisomerase II hoặc kinase) và phân tích chu trình tế bào bằng kỹ thuật Flow Cytometry nhằm xác định tỷ lệ tế bào chết theo chương trình (apoptosis đạt trên 60%), thực hiện trong vòng 6 - 9 tháng tại Viện Hóa học các Hợp chất Thiên nhiên.
• Thiết kế và mở rộng thư viện cấu trúc thế hệ mới: Bổ sung các nhóm thế dị vòng chứa lưu huỳnh và oxy như furan, thiazole hoặc quinoline vào vị trí $\gamma$ của nhân pyridine nhằm nâng cao hoạt tính với mục tiêu đạt giá trị $\text{IC}_{50} < 5\text{ }\mu\text{g/ml}$, hoàn thành trong lộ trình 18 tháng bởi các nghiên cứu sinh chuyên ngành Hóa Hữu cơ.
• Áp dụng công nghệ hóa học xanh (Green Chemistry): Thay thế dung môi acid acetic và dichloromethane bằng các chất lỏng ion (Ionic Liquids) hoặc áp dụng kỹ thuật hỗ trợ vi sóng (Microwave-assisted Synthesis) nhằm cắt giảm 50% thời gian phản ứng xuống dưới 2 giờ và giảm 40% lượng hóa chất phát thải trong vòng 15 tháng tới.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Tài liệu này mang lại giá trị học thuật và ứng dụng thiết thực cho 4 nhóm đối tượng chính:

• Nhà nghiên cứu và giảng viên Hóa học Hữu cơ & Hóa dược: Cung cấp tài liệu tham khảo chuyên sâu về phương pháp thiết kế cấu trúc đại dị vòng crownophane phức tạp và ứng dụng cơ chế ngưng tụ đa tác nhân domino một giai đoạn.
• Học viên cao học và sinh viên đại học chuyên ngành Hóa học/Dược học: Giúp tiếp cận quy trình chuẩn hóa từ thực nghiệm tổng hợp, tinh chế sản phẩm qua sắc ký cột đến các kỹ thuật phân tích phổ hiện đại như $^1\text{H-NMR}$ 500 MHz, HRMS và nhiễu xạ tia X đơn tinh thể.
• Chuyên viên R&D tại các viện nghiên cứu và doanh nghiệp dược phẩm: Khai thác các phân tử khung mới (molecular scaffolds) để nghiên cứu phát triển thuốc kháng ung thư hướng đích, tối ưu hóa cấu trúc dẫn chất có độc tính tế bào cao và an toàn cho tế bào lành.
• Kỹ thuật viên phòng kiểm nghiệm và sinh học thực nghiệm: Tham khảo quy trình chuẩn thử nghiệm độc tế bào in vitro bằng phương pháp nhuộm SRB trên 6 dòng tế bào ung thư theo chuẩn NCI và phương pháp xử lý dữ liệu $\text{IC}_{50}$ trên phần mềm chuyên dụng.

Câu hỏi thường gặp

• Phản ứng ngưng tụ đa tác nhân mang lại ưu điểm gì so với phương pháp tổng hợp hữu cơ truyền thống? Phản ứng ngưng tụ đa tác nhân cho phép kết nối từ 3 chất ban đầu trong cùng một bình phản ứng để tạo thành sản phẩm đại dị vòng chỉ qua một bước duy nhất. Phương pháp này giúp rút ngắn thời gian phản ứng xuống còn 11 - 16 giờ, nâng hiệu suất toàn phần lên 88% - 91,67% và giảm đáng kể lượng dung môi độc hại.

• Cấu trúc không gian và lập thể của hợp chất diazacrownophane được xác định bằng cách nào? Cấu trúc phân tử được xác thực qua hệ thống phổ $^1\text{H-NMR}$, $^{13}\text{C-NMR}$ 500 MHz và HRMS Orbitrap. Đặc biệt, cấu hình lập thể tương đối rac-(1R*, 21S*, 22R*, 24S*) của hợp chất chứa nhân piperidone được chứng minh bằng phương pháp nhiễu xạ tia X đơn tinh thể.

• Nghiên cứu đã đánh giá độc tính tế bào trên những dòng ung thư nào? Hoạt tính in vitro được kiểm tra trên 6 dòng tế bào ung thư người bao gồm HepG2 (ung thư gan), MCF7 (ung thư vú), RD (ung thư cơ vân), FL (ung thư tử cung), PC3 (ung thư tuyến tiền liệt), Lu1 (ung thư phổi) cùng 1 dòng tế bào thường Vero để đánh giá độ an toàn.

• Chỉ số $\text{IC}_{50}$ và tỷ lệ sống sót tế bào $\text{CS}%$ được xác định như thế nào? Tỷ lệ sống sót $\text{CS}%$ được đo bằng phương pháp nhuộm SRB ở bước sóng 495 - 515 nm sau 72 giờ ủ ở $37^\circ\text{C}$. Các mẫu có $\text{CS} \le 50%$ được thử nghiệm tiếp ở 10 dải nồng độ pha loãng để tính $\text{IC}{50}$, với giá trị $\text{IC}{50} \le 20\text{ }\mu\text{g/ml}$ được coi là có hoạt tính mạnh.

• Yếu tố nào quyết định hiệu suất tổng hợp của các dẫn xuất podand tiền chất? Nhiệt độ phản ứng là yếu tố cốt lõi, đặc biệt giai đoạn tạo tosylate phải duy trì nghiêm ngặt từ $-5^\circ\text{C}$ đến $0^\circ\text{C}$ để tránh tạo tạp chất. Ngoài ra, việc kiểm soát môi trường khan nước và kỹ thuật kết tinh lại trong ethanol giúp podand đạt độ tinh khiết cao với hiệu suất trên 88%.

Kết luận

• Đã tổng hợp thành công 2 tiền chất podand mạch mở quan trọng với hiệu suất cao đạt 88% và 91,67%.
• Ứng dụng thành công phản ứng ngưng tụ đa tác nhân domino Hantzsch và Petrenko-Kritchenko để chế tạo 8 dẫn xuất mới thuộc hệ [γ-(aryl)pyridino]dibenzo-27,28-diazacrownophane.
• Xác định chính xác cấu trúc hóa học và lập thể của các sản phẩm bằng các phương pháp phổ $^1\text{H-NMR}$, $^{13}\text{C-NMR}$ 500 MHz, HRMS và nhiễu xạ tia X đơn tinh thể.
• Khẳng định hoạt tính ức chế tế bào ung thư in vitro nổi bật của các dẫn xuất trên 6 dòng tế bào ung thư người với giá trị $\text{IC}_{50} \le 20\text{ }\mu\text{g/ml}$ và độ an toàn cao trên tế bào thường Vero.
• Lộ trình tiếp theo trong 12 - 24 tháng tập trung vào việc thử nghiệm cơ chế tác động phân tử in vivo và mở rộng quy mô tổng hợp xanh.

Các nhà khoa học, học viên và chuyên gia nghiên cứu hóa dược hãy tải toàn văn luận văn thạc sĩ này để cập nhật chi tiết quy trình thực nghiệm và khai thác thư viện cấu trúc phân tử tiềm năng cho các nghiên cứu phát triển thuốc mới.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN 1.1 Khái niệm chung 1.1 Crown ether Crown ether là những hợp chất vòng hữu cơ chứa trong vòng một số nhóm oxyethylen. Hợp chất này là sản phẩm oligome hóa của ethylen glycol (-OCH2CH2-)n quan trọng nhất là các hợp chất crown ether với n tương ứng lần lượt là 4, 5, 6. Danh pháp: a-crown-b ether Trong đó : a: tổng số nguyên tử trong vòng (cỡ vòng) b: tổng số nguyên tử oxi có trong vòng. Ví dụ về crown ether Hóa học crown ether đã có nhiều năm nghiên cứu phát triển và ứng dụng trong khoa học kỹ thuật, công nghệ và đời sống – góp phần vào sự hình thành và phát triển chuyên ngành hóa học mới là hóa học các hợp chất crown ether (thuộc hóa học các hợp chất đại di vòng macroheterocycles ) – với hàng nghìn công trình nghiên cứu, sách tham khảo và sáng chế về các phương pháp tổng hợp, tính chất và ứng dụng của crown ether [35].

Khả năng tạo phức cao với các ion kim loại kiềm, kiềm thổ và kim loại chuyển tiếp (có trong thành phần của nhiều muối vô cơ, KF, KCl, CuCl, CoBr2,…) giúp tăng khả năng hòa tan và chuyển các ion kim loại này vào trong các dung môi không phân cực, một phần vai trò như các chất xúc tác chuyển pha và vận chuyển ion. 2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Ngoài ra, crown ether cũng thể hiện hoạt tính hữu ích như kháng nấm, kháng khuẩn,ức chế sự phát triển các tế bào ung thư,. Azacrown ether Nếu thay thế một hay nhiều nguyên tử oxi trong vòng crown bằng nguyên tử nitrogen (N) sẽ thu được nhóm các hợp chất azacrown ether: Hình 1. Ví dụ về azacrown ether Trong hóa học phức chất, các azacrown ether được sử dụng rộng rãi trong vai trò phối tử hữu cơ (ligands) có khả năng tạo phức dễ dàng, độ chọn lọc cao trong quá trình tạo phức với ion kim loại và độ bền của phức chất tạo thành cũng được tăng lên, chính vì vậy, các hợp chất này được nghiên cứu phát triển ứng dụng trong lĩnh vực công nghệ phân tách các kim loại và các đồng vị kim loại, phân tách các kim loại đất hiếm [40], chế tạo vật liệu polyme có khả năng lọc, giữ các ion kim loại [15,17,21,22], hoặc đóng vai trò là các sensor cấp độ phân tử [12,36,38,39].

Crownophane Crownophane là các cyclophane mang cấu trúc crown ether [44]. Nói một cách khác, crownophane là các hợp chất crown ether trong cấu trúc của nó có chứa một số nhân thơm 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Một số ví dụ về các crownophane Các hợp chất crownophane thể hiện khả năng tạo phức tốt với các ion kim loại nhờ sự đặc biệt trong cấu trúc của chúng [44]. Một ví dụ cho khả năng tạo phức với các ion kim loại của hợp chất crownophane được thể hiện trên hình 1.4, các phối tử 1 có khả năng liên kết với ion kim loại kiềm, đặc biệt là ion Li+ để tạo phức 2 [27].

Một số dibenzocrownophane 1. Hợp chất pyridinoazacrown ether J. Nishimur từ đại học Tohoku đã nghiên cứu và tổng hợp nhiều hệ azacrown ether với các dị vòng thơm chứa nitơ như piridine và các hệ đa vòng thơm khác nhau (sơ đồ 1. Bằng nhiều phản ứng, tác giả đã tổng hợp thành công nhiều sản phẩm crownophane chứa oxy và có ái lực cao đối với các cation kim loại kiềm (Li+, Na+, K+.

Tính chọn lọc đối với các ion kim loại cao, và phụ thuộc nhiều vào kích thước của vòng crown [38]. 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Tổng hợp dẫn xuất azacrown ether chứa nhân pyridine Wim H.