Tổng Hợp Và Thử Nghiệm Hoạt Tính Sinh Học Một Số Dẫn Xuất Mới Của Sulfonamide Và Sulfonylurea

Luận án tiến sĩ nghiên cứu tổng hợp và thử nghiệm hoạt tính sinh học một số dẫn xuất mới của sulfonamide và sulfonylurea, phát triển phương pháp mới, đánh giá hiệu quả ứng dụng

• Tác giả: Thạch Thị Dân
• Người hướng dẫn: PGS. Đặng Chí Hiền
• Trường học: Học viện Khoa học và Công nghệ
• Chuyên ngành: Hóa hữu cơ
• Đề tài: Nghiên Cứu Hoạt Tính Sinh Học Của Dẫn Xuất Mới Sulfonamide Và Sulfonylurea
• Loại tài liệu: Luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC CÁC BẢNG
• DANH MỤC CÁC HÌNH
• DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ VÀ ĐỒ THỊ
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Sơ lược về sulfonamide
• 1.2. Sơ lược về sulfonylurea
• 1.3. Sơ lược về chalcone và pyrazole
• 1.3.1. Sơ lược về chalcone
• 1.3.2. Sơ lược về pyrazole
• 1.4. Ứng dụng vi sóng trong tổng hợp hữu cơ
• 1.4.1. Nguyên tắc của lò vi sóng
• 1.4.2. Ứng dụng vi sóng trong tổng hợp hữu cơ
• 1.5. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
• 1.5.1. Tổng hợp dẫn xuất sulfonamide và sulfonylurea
• 1.5.2. Tổng hợp dẫn xuất sulfonamide và sulfonylurea bằng vi sóng
• 2. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM
• 2.1. Hóa chất và thiết bị
• 2.2. Nội dung nghiên cứu
• 2.3. Phương pháp nghiên cứu
• 2.3.1. Phương pháp tổng hợp và xác định cấu trúc sản phẩm
• 2.3.1.1. Tổng hợp 4-hydrazinylbenzenesulfonamide (D1)
• 2.3.1.2. Tổng hợp các dẫn xuất chalcone (D1a-D35a)
• 2.3.1.3. Tổng hợp các dẫn xuất sulfonamide khung pyrazole (D1b-D35b)
• 2.3.1.4. Tổng hợp các dẫn xuất phenylhydrazone (D1c–D5c)
• 2.3.1.5. Tổng hợp dẫn xuất sulfonamide khung thiazolidine-4-one (D1d-D5d)
• 2.3.1.6. Tổng hợp các dẫn xuất sulfonylurea (D3e, D10e, D21e, D24e, D26e)
• 2.3.2. Phương pháp thử nghiệm hoạt tính sinh học
• 2.3.2.1. Phương pháp thử nghiệm hoạt tính kháng vi sinh vật
• 2.3.2.2. Phương pháp thử nghiệm hoạt tính gây độc tế bào
• 2.3.2.3. Phương pháp thử nghiệm hoạt tính kháng viêm
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Tổng hợp 4-hydrazinylbenzenesulfonamide (D1)
• 3.2. Tổng hợp các dẫn xuất chalcone (D1a-D35a)
• 3.3. Tổng hợp các dẫn xuất sulfonamide khung pyrazole (D1b-D35b)
• 3.3.1. Khảo sát hiệu suất phản ứng tổng hợp dẫn xuất sulfonamide khung pyrazole sử dụng phương pháp hồi lưu thông thường
• 3.3.2. Khảo sát hiệu suất phản ứng tổng hợp dẫn xuất sulfonamide khung pyrazole sử dụng phương pháp vi sóng
• 3.4. Tổng hợp dẫn xuất phenylhydrazone (D1c-D5c)
• 3.5. Tổng hợp dẫn xuất sulfonamide khung thiazolidine-4-one (D1d-D5d)
• 3.6. Tổng hợp dẫn xuất sulfonylurea (D3e, D10e, D21e, D24e, D26e)
• 3.7. Kết quả thử nghiệm hoạt tính sinh học
• 3.7.1. Kết quả thử nghiệm hoạt tính kháng vi sinh vật
• 3.7.2. Kết quả thử nghiệm hoạt tính gây độc tế bào
• 3.7.3. Kết quả thử nghiệm hoạt tính kháng viêm
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ

Tóm tắt

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Dẫn Xuất Sulfonamide Sulfonylurea

Sulfonamide và Sulfonylurea là hai loại hợp chất quan trọng trong lĩnh vực hóa dược, nổi tiếng với nhiều hoạt tính sinh học tiềm năng. Sulfonamide, một trong những hợp chất kháng khuẩn tổng hợp đầu tiên, hoạt động bằng cách ức chế quá trình tổng hợp acid folic trong vi sinh vật. Điều này kìm hãm sự phát triển và sinh sản của chúng. Sulfonylurea, mặt khác, có một loạt các ứng dụng khác nhau, bao gồm tiềm năng trong điều trị ung thư, lợi tiểu, chống viêm, chống sốt rét và chống nhiễm trùng. Nghiên cứu về dẫn xuất sulfonamide và dẫn xuất sulfonylurea mới là một lĩnh vực đầy hứa hẹn, mở ra cơ hội phát triển các dược phẩm mới với hiệu quả và độ an toàn cao hơn. Việc kết hợp các khung cấu trúc khác nhau, như pyrazole và thiazolidine, vào các phân tử sulfonamide và sulfonylurea có thể tạo ra các hợp chất có hoạt tính sinh học được cải thiện.

1.1. Lịch sử phát triển của Sulfonamide và Sulfonylurea

Sulfonamide đã được sử dụng trong điều trị bệnh nhiễm trùng trong hơn 70 năm. Sulfonamide đầu tiên...[Trích dẫn từ tài liệu gốc, ví dụ: "Sulfonamide đầu tiên là Prontosil, được phát hiện vào năm 1935 bởi Gerhard Domagk"]... Những nghiên cứu ban đầu đã mở đường cho việc phát triển nhiều loại thuốc kháng khuẩn hiệu quả. Sulfonylurea sau đó được phát hiện và được sử dụng rộng rãi trong điều trị các bệnh khác ngoài kháng khuẩn.

1.2. Cơ chế tác dụng của Sulfonamide Ức chế tổng hợp acid folic

Cơ chế tác dụng chính của sulfonamide là ức chế cạnh tranh enzyme dihydropteroate synthase. Enzyme này đóng vai trò quan trọng trong quá trình tổng hợp acid folic, một yếu tố cần thiết cho sự phát triển của vi sinh vật. Bằng cách can thiệp vào quá trình này, sulfonamide ngăn chặn sự sinh trưởng và sinh sản của vi khuẩn. Cơ chế tác dụng sulfonamide này làm cho chúng trở thành tác nhân kìm khuẩn hiệu quả, đặc biệt chống lại các vi khuẩn Gram dương và Gram âm, cũng như một số loại nấm và động vật nguyên sinh.

1.3. Ứng dụng đa dạng của Sulfonylurea trong y học

Sulfonylurea thể hiện một loạt các hoạt tính sinh học, bao gồm khả năng chống ung thư, lợi tiểu, kháng viêm, chống sốt rét và chống nhiễm trùng. Các hợp chất này, đặc biệt là những hợp chất chứa dị vòng pyrazole, đang thu hút sự chú ý đáng kể từ các nhà nghiên cứu vì tính linh hoạt dược lý của chúng. Các ứng dụng sulfonylurea rất rộng rãi.

II. Thách Thức Giải Pháp Tổng Hợp Sulfonamide Mới

Mặc dù Sulfonamide và Sulfonylurea đã được sử dụng rộng rãi, tình trạng kháng thuốc ngày càng gia tăng là một thách thức lớn. Các vi sinh vật phát triển cơ chế kháng thuốc, làm giảm hiệu quả của các loại thuốc hiện có. Do đó, việc phát triển các sulfonamide mới và sulfonylurea mới với cấu trúc và cơ chế tác dụng cải tiến là rất quan trọng. Các giải pháp tiềm năng bao gồm thiết kế các phân tử có khả năng vượt qua các cơ chế kháng thuốc hiện có, hoặc nhắm mục tiêu các enzyme khác liên quan đến sự phát triển của vi sinh vật.

2.1. Tình trạng kháng thuốc và nhu cầu cấp thiết

Tình trạng kháng thuốc kháng sinh ngày càng trở nên phổ biến và đáng lo ngại. Các vi sinh vật phát triển cơ chế để chống lại tác dụng của thuốc, làm cho việc điều trị các bệnh nhiễm trùng trở nên khó khăn hơn. [Trích dẫn từ tài liệu gốc, ví dụ: "Kháng thuốc xảy ra khi một loại vi sinh vật tiến hóa để đề kháng mạnh hơn hoặc hoàn toàn với kháng sinh..."]. Điều này tạo ra một nhu cầu cấp thiết để phát triển các loại thuốc mới và hiệu quả hơn.

2.2. Thiết kế thuốc dựa trên cấu trúc S.A.R cải tiến

Thiết kế thuốc dựa trên cấu trúc (SAR - Structure-Activity Relationship) là một phương pháp quan trọng trong việc phát triển các dẫn xuất sulfonamide và dẫn xuất sulfonylurea mới. Bằng cách hiểu mối quan hệ giữa cấu trúc phân tử và hoạt tính sinh học, các nhà khoa học có thể thiết kế các phân tử có khả năng tương tác tốt hơn với mục tiêu sinh học mong muốn. Phương pháp này có thể dẫn đến việc phát triển các loại thuốc hiệu quả hơn và có ít tác dụng phụ hơn. Áp dụng SAR sulfonamide và SAR sulfonylurea là chìa khóa để tìm kiếm các cấu trúc tối ưu.

2.3. Ứng dụng vi sóng trong tổng hợp Tối ưu hiệu suất phản ứng

Sử dụng năng lượng vi sóng để thúc đẩy các phản ứng hóa học đã trở thành một công cụ có giá trị trong tổng hợp hữu cơ. Kỹ thuật này có thể giúp tăng tốc độ phản ứng, cải thiện hiệu suất và giảm lượng chất thải. [Trích dẫn từ tài liệu gốc, ví dụ: "Ứng dụng vi sóng trong tổng hợp hữu cơ..."]... Các tổng hợp sulfonamide và tổng hợp sulfonylurea có thể được tối ưu hóa bằng phương pháp này.

III. Phương Pháp Tổng Hợp Dẫn Xuất Sulfonamide Sulfonylurea Mới

Việc tổng hợp các dẫn xuất sulfonamide và dẫn xuất sulfonylurea mới đòi hỏi sự kết hợp giữa các phương pháp hóa học khác nhau. Các phương pháp này bao gồm phản ứng ngưng tụ, phản ứng đóng vòng và phản ứng thế. Việc lựa chọn phương pháp phù hợp phụ thuộc vào cấu trúc mong muốn của phân tử mục tiêu. Việc sử dụng các kỹ thuật tổng hợp hiện đại, chẳng hạn như hóa học vi sóng và hóa học xúc tác, có thể giúp cải thiện hiệu suất và độ chọn lọc của các phản ứng tổng hợp.

3.1. Tổng hợp Chalcone và dẫn xuất Pyrazole Nền tảng đa năng

Chalcone là các hợp chất α,β-không bão hòa ketone, có thể được sử dụng làm tiền chất để tổng hợp nhiều loại hợp chất dị vòng, bao gồm cả pyrazole. Tổng hợp chalcone thường được thực hiện thông qua phản ứng ngưng tụ aldol giữa một aldehyde thơm và một ketone. Sau đó, các chalcone có thể phản ứng với hydrazine để tạo thành các dẫn xuất sulfonamide khung pyrazole. Quá trình này cung cấp một nền tảng đa năng để tạo ra các thư viện các hợp chất đa dạng.

3.2. Tạo khung Thiazolidine 4 one Phản ứng đóng vòng hiệu quả

Thiazolidine-4-one là một khung dị vòng quan trọng với nhiều hoạt tính sinh học. Các dẫn xuất sulfonamide khung thiazolidine-4-one có thể được tổng hợp thông qua phản ứng đóng vòng giữa một phenylhydrazone và mercaptoacetic acid. Phản ứng này thường được xúc tác bởi một acid và có thể được thực hiện trong điều kiện nhiệt hoặc vi sóng. Việc lựa chọn các điều kiện phản ứng tối ưu là rất quan trọng để đảm bảo hiệu suất cao và độ chọn lọc.

3.3. Tổng hợp Sulfonylurea từ Isocyanate Phản ứng thế acyl

Sulfonylurea có thể được tổng hợp thông qua phản ứng giữa một sulfonamide và một isocyanate. Phản ứng này là một phản ứng thế acyl, trong đó nhóm isocyanate tấn công vào nhóm amine của sulfonamide. Các tổng hợp sulfonylurea thường được thực hiện trong sự hiện diện của một base như triethylamine hoặc pyridine. Việc lựa chọn isocyanate thích hợp cho phép giới thiệu nhiều loại nhóm thế khác nhau vào phân tử sulfonylurea.

IV. Nghiên Cứu Hoạt Tính Sinh Học In Vitro In Vivo

Sau khi tổng hợp, các dẫn xuất sulfonamide và dẫn xuất sulfonylurea mới cần được đánh giá về hoạt tính sinh học của chúng. Việc này thường bao gồm các xét nghiệm in vitro và in vivo. Các xét nghiệm in vitro được sử dụng để đánh giá hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm, kháng viêm và độc tính tế bào của các hợp chất. Các xét nghiệm in vivo được sử dụng để đánh giá hiệu quả và độ an toàn của các hợp chất trong các mô hình động vật.

4.1. Đánh giá kháng khuẩn và kháng nấm Phương pháp MIC và MBC

Hoạt tính kháng khuẩn và kháng nấm của các hợp chất có thể được đánh giá bằng cách xác định nồng độ ức chế tối thiểu (MIC) và nồng độ diệt khuẩn tối thiểu (MBC). MIC là nồng độ thấp nhất của hợp chất ức chế sự phát triển có thể nhìn thấy của vi sinh vật, trong khi MBC là nồng độ thấp nhất của hợp chất diệt chết vi sinh vật. [Trích dẫn từ tài liệu gốc, ví dụ: "Phương pháp thử nghiệm hoạt tính kháng vi sinh vật..."]... Các phương pháp kháng khuẩn sulfonamide và kháng khuẩn sulfonylurea cần được nghiên cứu cẩn thận.

4.2. Thử nghiệm độc tính tế bào và kháng viêm MTT và đo NO

Độc tính tế bào của các hợp chất có thể được đánh giá bằng xét nghiệm MTT, đo lường khả năng sống sót của tế bào. Hoạt tính kháng viêm có thể được đánh giá bằng cách đo lường sự ức chế sản xuất nitric oxide (NO) trong các tế bào miễn dịch. [Trích dẫn từ tài liệu gốc, ví dụ: "Phương pháp thử nghiệm hoạt tính gây độc tế bào..."]... Các thử nghiệm kháng viêm sulfonamide và kháng viêm sulfonylurea rất quan trọng để đánh giá tiềm năng dược phẩm.

4.3. Nghiên cứu dược lý học Dược động học và dược lực học

Nghiên cứu dược lý học bao gồm đánh giá dược động học sulfonamide, dược động học sulfonylurea, dược lực học sulfonamide, dược lực học sulfonylurea của các hợp chất, bao gồm sự hấp thụ, phân bố, chuyển hóa và bài tiết (ADME). Các nghiên cứu này cung cấp thông tin quan trọng về cách cơ thể xử lý các hợp chất và cách chúng ảnh hưởng đến cơ thể. Thông tin này là cần thiết để thiết kế các loại thuốc an toàn và hiệu quả.

V. Kết Quả Nghiên Cứu Ứng Dụng Tiềm Năng Thực Tế

Nghiên cứu về hoạt tính sinh học của các dẫn xuất sulfonamide và dẫn xuất sulfonylurea mới đã mang lại những kết quả đầy hứa hẹn. Một số hợp chất đã thể hiện hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm và kháng viêm đáng kể. Ngoài ra, một số hợp chất đã cho thấy hoạt tính chống ung thư in vitro. Những kết quả này cho thấy tiềm năng của các hợp chất này để phát triển thành các loại thuốc mới để điều trị nhiều loại bệnh.

5.1. Khám phá hoạt tính kháng khuẩn tiềm năng của khung Pyrazole

Các dẫn xuất sulfonamide chứa khung pyrazole đã thể hiện hoạt tính kháng khuẩn đáng kể chống lại một số vi khuẩn. [Trích dẫn từ tài liệu gốc, ví dụ: "Kết quả thử nghiệm hoạt tính kháng VSV..."]... Điều này cho thấy tiềm năng của các hợp chất này để phát triển thành các loại thuốc kháng khuẩn mới để điều trị các bệnh nhiễm trùng do vi khuẩn kháng thuốc.

5.2. Tiềm năng kháng viêm và ức chế tế bào ung thư in vitro

Một số dẫn xuất sulfonamide đã cho thấy hoạt tính kháng viêm và độc tính tế bào chống lại các tế bào ung thư in vitro. [Trích dẫn từ tài liệu gốc, ví dụ: "Hoạt tính chống tăng sinh của các dẫn xuất sulfonamide khung pyrazole..."]... Điều này cho thấy tiềm năng của các hợp chất này để phát triển thành các loại thuốc mới để điều trị các bệnh viêm nhiễm và ung thư.

5.3. Hướng phát triển Ứng dụng dược phẩm và nghiên cứu lâm sàng

Các kết quả nghiên cứu cho thấy tiềm năng của các dẫn xuất sulfonamide và dẫn xuất sulfonylurea mới để phát triển thành các loại thuốc mới. Các bước tiếp theo bao gồm tối ưu hóa cấu trúc của các hợp chất để cải thiện hoạt tính và độ an toàn của chúng, và tiến hành các nghiên cứu in vivo và lâm sàng để đánh giá hiệu quả của chúng trong điều trị bệnh.

VI. Kết Luận Hướng Nghiên Cứu Hoạt Tính Sinh Học Tương Lai

Nghiên cứu về hoạt tính sinh học của các dẫn xuất sulfonamide và dẫn xuất sulfonylurea mới là một lĩnh vực đầy hứa hẹn. Các kết quả nghiên cứu đã mang lại những thông tin quan trọng về mối quan hệ giữa cấu trúc và hoạt tính của các hợp chất này, và đã xác định một số hợp chất tiềm năng để phát triển thành các loại thuốc mới. Nghiên cứu trong tương lai nên tập trung vào việc tối ưu hóa cấu trúc của các hợp chất, đánh giá hiệu quả và độ an toàn của chúng trong các mô hình in vivo, và khám phá các ứng dụng mới của chúng trong điều trị bệnh.

6.1. Tổng kết những đóng góp mới và giá trị khoa học

Nghiên cứu này đã đóng góp vào sự hiểu biết về hoạt tính sinh học của các dẫn xuất sulfonamide và dẫn xuất sulfonylurea mới. [Trích dẫn từ tài liệu gốc, ví dụ: "Những đóng góp mới của luận án..."]... Kết quả nghiên cứu có giá trị khoa học cao và có thể được sử dụng để phát triển các loại thuốc mới để điều trị nhiều loại bệnh.

6.2. Hướng nghiên cứu tiếp theo Cơ chế tác dụng và thử nghiệm lâm sàng

Nghiên cứu trong tương lai nên tập trung vào việc khám phá cơ chế tác dụng của các dẫn xuất sulfonamide và dẫn xuất sulfonylurea mới, và tiến hành các thử nghiệm lâm sàng để đánh giá hiệu quả và độ an toàn của chúng trong điều trị bệnh. Cần nghiên cứu sâu hơn về cơ chế tác dụng sulfonamide và cơ chế tác dụng sulfonylurea.

6.3. Mở rộng phạm vi Thiê t kê thuô c và ứng dụng trong y học

Nghiên cứu trong tương lai cũng nên tập trung vào việc mở rộng phạm vi của các dẫn xuất sulfonamide và dẫn xuất sulfonylurea mới, bằng cách thiết kế các phân tử có cấu trúc và hoạt tính cải tiến. Các hợp chất này có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong y học, bao gồm điều trị các bệnh nhiễm trùng, viêm nhiễm và ung thư. Cần tiếp tục thiết kế thuốc sulfonamide và thiết kế thuốc sulfonylurea để khai thác tối đa tiềm năng của chúng.

Nội dung chính

Tổng quan luận án

Luận án tiến sĩ hóa học với đề tài "Tổng hợp và thử nghiệm hoạt tính sinh học một số dẫn xuất mới của sulfonamide và sulfonylurea" do nghiên cứu sinh Thạch Thị Dân thực hiện tại Học viện Khoa học và Công nghệ thuộc Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam (chuyên ngành Hóa hữu cơ, mã số 9 44 01 14, người hướng dẫn khoa học gồm PGS. Đặng Chí Hiền và TS. Đặng Văn Sử, hoàn thành năm 2022).

Văn bản luận án đặt vấn đề xuất phát từ hiện tượng kháng thuốc kháng sinh của vi sinh vật và nhu cầu tìm kiếm các tác nhân hóa trị liệu mới. Trong hóa dược, nhóm sulfonamide giữ vai trò là tiền chất thiết yếu để phát triển dược phẩm nhờ khả năng ức chế cạnh tranh enzyme dihydropteroate synthase (DHPS) trong chu trình tổng hợp folate của vi khuẩn. Mặt khác, các thuốc chống viêm không steroid (NSAIDs) cổ điển thường gây tác dụng phụ trên hệ tiêu hóa do ức chế đồng thời COX-1; các nghiên cứu chỉ ra rằng các chất ức chế chọn lọc COX-2 (tiêu biểu như Celecoxib) mang cấu trúc dị vòng pyrazole gắn gốc aminosulfonyl phenyl giúp bảo toàn niêm mạc dạ dày. Đồng thời, các dẫn xuất sulfonylurea ngoài tác dụng điều trị đái tháo đường type 2 còn bộc lộ hoạt tính gây độc tế bào ung thư và kháng viêm. Tuy nhiên, việc kết hợp khung dị vòng pyrazole hoặc thiazolidine-4-one vào phân tử sulfonamide và sulfonylurea nhằm tìm kiếm các cấu trúc có hoạt tính sinh học chọn lọc vẫn còn nhiều khoảng trống thực nghiệm.

Mục tiêu chung của luận án là tổng hợp một số dẫn xuất mới của sulfonamide và sulfonylurea chứa khung pyrazole và khung thiazolidine-4-one, đồng thời thử nghiệm hoạt tính sinh học của các dẫn xuất đã tổng hợp. Các nội dung nghiên cứu chính được đánh số và xác định cụ thể trong văn bản gồm:

1. Tổng hợp dẫn xuất sulfonamide chứa khung pyrazole từ 4-hydrazinylbenzenesulfonamide và các dẫn xuất chalcone.
2. Tổng hợp dẫn xuất sulfonamide chứa khung thiazolidine-4-one từ các dẫn xuất phenylhydrazone và mercaptoacetic acid.
3. Tổng hợp các sulfonylurea từ dẫn xuất sulfonamide chứa khung pyrazole và dẫn xuất isocyanate.
4. Thử nghiệm hoạt tính kháng nấm, kháng khuẩn, kháng viêm, độc tính tế bào của các dẫn xuất sulfonamide đã tổng hợp.

Đối tượng nghiên cứu của luận án là các hợp chất hóa học gồm sulfanilamide nguyên liệu, 4-hydrazinylbenzenesulfonamide (D1), 35 dẫn xuất chalcone (D1a–D35a), 35 dẫn xuất sulfonamide khung pyrazole (D1b–D35b), 5 dẫn xuất phenylhydrazone (D1c–D5c), 5 dẫn xuất sulfonamide khung thiazolidine-4-one (D1d–D5d), và 5 dẫn xuất sulfonylurea (D3e, D10e, D21e, D24e, D26e). Đối tượng thử nghiệm sinh học bao gồm 8 chủng vi sinh vật kiểm định chuẩn, 4 dòng tế bào gồm Hep-G2, LU-1, MCF-7, Vero, đại thực bào RAW 264.7 và động vật thực nghiệm là chuột nhắt trắng dòng BALB/c.

Phạm vi nghiên cứu về mặt không gian được tiến hành tại Viện Công nghệ Hóa học, Viện Khoa học Vật liệu ứng dụng, Viện Hóa học, Viện Hóa học các hợp chất thiên nhiên, Viện Công nghệ sinh học thuộc Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, phối hợp với Trường Đại học Trà Vinh và kiểm tra cấu trúc chất mới trên cơ sở dữ liệu SciFinder tại Khoa Hóa học Ứng dụng thuộc National Yang Ming Chiao Tung University (Đài Loan). Phạm vi thời gian nghiên cứu công bố hoàn thành vào năm 2022, trong đó các đợt rà soát SciFinder được thực hiện vào các ngày 11/03/2019, 29/11/2020 và 25/10/2021; tài liệu tham khảo khảo sát tình hình nghiên cứu tập trung trong giai đoạn 2010–2021.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Trong phần tổng quan, tác giả hệ thống hóa các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước liên quan đến các hợp phần cấu trúc của đề tài:

• Nhóm nghiên cứu của Zarghi A. và cộng sự (2007) thiết kế và tổng hợp các chất ức chế chọn lọc COX-2 dựa trên khung 2,3-diaryl-1,3-thiazolidine-4-one mang nhóm dược tính p-methylsulfonyl (-SO2CH3) trên vòng phenyl, chứng minh nhóm thế para này quyết định tính chọn lọc COX-2 và nhóm thế thế fluoro (-F) trên vòng N-3-phenyl cho khả năng ức chế COX-2 cao nhất.
• Mihigo và cộng sự (2010) tổng hợp và thử nghiệm sinh học các hợp chất bichalcone trên tế bào và động vật nguyên sinh, ghi nhận các dẫn xuất bromochalcone có độc tính tế bào thấp.
• Bashir và cộng sự (2011) tổng hợp các pyrazole mới mang nhóm benzenesulfonamide qua phản ứng ngưng tụ giữa chalcone và hydrazinylbenzenesulfonamide hydrochloride trong điều kiện hồi lưu 24 giờ, trong đó các chất ký hiệu 7, 8, 9, 10, 11 thể hiện hoạt tính kháng khối u trên các dòng tế bào thử nghiệm.
• Unsal-Tan O. và cộng sự (2012) thiết kế mô hình phân tử, tổng hợp và sàng lọc sinh học các dẫn xuất sulfonamide khung thiazolidine-4-one qua trung gian hydrazone với mercaptoacetic acid ở 60°C, khảo sát hoạt tính ức chế chọn lọc COX-1 và COX-2.
• Liu P. và cộng sự (2012) thực hiện phản ứng một bước tổng hợp 1,3,5-substituted pyrazole từ aldehyde, hydrazine và alkyne với xúc tác PTSA đạt hiệu suất 63–88%.
• Seham Y. Hassan và cộng sự (2013) tổng hợp các dẫn xuất pyrazoline và pyrazole mới từ phản ứng của chalcone với hydrazine hydrate hoặc hydrazinobenzenesulfonamide, ghi nhận các hợp chất 23, 24, 26 và 27 có hoạt tính kháng khuẩn và kháng nấm cao.
• Slawinski và cộng sự (2013) tổng hợp các dẫn xuất pyridine-3-sulfonamide thay thế 4 dị vòng, khảo sát hoạt tính ức chế trên các isozyme carbonic anhydrase (CA) I, II, IX, XII và trên 26 dòng tế bào khối u đại diện.
• Zhuo L. và cộng sự (2013) tổng hợp các sulfonylurea chứa khung 1,2,4-triazolinone và chứng minh hoạt tính diệt cỏ chọn lọc trên Brassica napus.
• Pandey I. và cộng sự (2013) ứng dụng vi sóng tổng hợp các dẫn xuất oxazolone, chứng minh hoạt tính hạ đường huyết trên mô hình chuột bị tiểu đường bởi streptozotocin ở liều 50 mg/kg thể trọng.
• Faidallah và cộng sự (2015) tổng hợp các chalcone pyrazole và bipyrazole, đánh giá hoạt tính chống viêm và chống oxy hóa, ghi nhận các chất 76, 78 và 82 thể hiện hoạt tính từ trung bình đến tốt.
• Ghorab và cộng sự (2016) tổng hợp các hợp chất 1-(4-substituted pyridine-3-sulfonyl)-3-phenylurea từ phản ứng giữa sulfonamide và arylisocyanate có xúc tác K2CO3 trong acetone khô, ghi nhận dẫn xuất mang nhóm (4-chlorophenyl)carbamoyl thể hiện tính chọn lọc trên các dòng tế bào ung thư bạch cầu, ruột kết và u ác tính với IC50 từ 13,6 đến 14,9 µM.
• Namera, Thakkar và cộng sự (2020) ngưng tụ 4-(3-methyl-5-oxo-4,5-dihydro-1H-pyrazol-1-yl)benzenesulfonamide với aldehyde thơm bằng xúc tác piperidine trong methanol để tạo các chất tương tự arylidene và thử nghiệm trên dòng tế bào NRK-52E.
• Almehmadi, Aljuhani và cộng sự tổng hợp các base Schiff liên kết benzothiazole-1,2,3-triazole và đánh giá khả năng tương tác liên kết DNA cùng độc tính trên tế bào ung thư phổi A549 và H1299.
• Về ứng dụng vi sóng, Sun N.B. và cộng sự (2014) tổng hợp các dẫn xuất 1,2,4-triazol-5(4H)-one kháng nấm; các nghiên cứu khác tổng hợp thiazolidine-2,4-dione dưới chiếu xạ vi sóng chỉ trong thời gian 10 phút.

Khoảng trống nghiên cứu mà luận án lựa chọn giải quyết là: khai thác nguồn nguyên liệu sulfanilamide sẵn có để xây dựng quy trình tổng hợp đồng thời ba dãy dẫn xuất mới mang khung dị vòng pyrazole, khung thiazolidine-4-one và nhóm chức sulfonylurea; giải quyết nhược điểm thời gian phản ứng kéo dài (12–24 giờ) của phương pháp đun hồi lưu nhiệt truyền thống bằng kỹ thuật chiếu xạ vi sóng; và cung cấp dữ liệu thực nghiệm toàn diện về cấu trúc, hoạt tính kháng vi sinh vật, gây độc tế bào cũng như hoạt tính kháng viêm in vitro và in vivo của các hợp chất này.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Luận án dựa trên cơ sở lý thuyết hóa học hữu cơ về phản ứng thế ái nhân, phản ứng ngưng tụ carbonyl và phản ứng đóng vòng dị vòng năm cạnh chứa dị tố nitơ và lưu huỳnh:

• Cơ chế diazo hóa amin thơm bậc một bằng ion nitrosonium ($NO^+$ hình thành từ $NaNO_2$ và $HCl$) tiếp nối bởi phản ứng khử muối diazonium bằng stannous chloride ($SnCl_2/HCl$) để tạo hydrazin thơm 4-hydrazinylbenzenesulfonamide.
• Phản ứng ngưng tụ Claisen-Schmidt giữa dẫn xuất acetophenone và dẫn xuất benzaldehyde/cinnamaldehyde trong môi trường kiềm ($NaOH$) tạo dẫn xuất chalcone mang hệ liên hợp $\alpha,\beta$-unsaturated ketone.
• Phản ứng cộng ái nhân và đóng vòng [2+3] giữa nhóm hydrazino của 4-hydrazinylbenzenesulfonamide và chalcone để tạo khung 2-pyrazoline (4,5-dihydro-1H-pyrazole).
• Phản ứng tạo base Schiff (phenylhydrazone) giữa 4-hydrazinylbenzenesulfonamide với aldehyde thơm, sau đó phản ứng đóng vòng dị vòng thiazolidine-4-one dưới sự tác kích ái nhân của nhóm mercapto (-SH) và nhóm carboxylic (-COOH) của mercaptoacetic acid vào liên kết C=N.
• Phản ứng cộng hợp ái nhân giữa nhóm sulfonamide ($-SO_2NH_2$) với aryl isocyanate trong môi trường base khan ($K_2CO_3$/acetone) tạo liên kết ure sulfonyl ($-SO_2-NH-CO-NH-$).
• Cơ chế tác dụng nhiệt vi sóng: giải thích qua hai hiện tượng tương tác điện trường ở tần số 2,45 GHz gồm cơ chế phân cực hóa lưỡng cực (dipolar polarization) và cơ chế dẫn truyền ion (conduction mechanism), giúp gia nhiệt thể tích đồng đều, giảm thiểu phản ứng phụ.

Nhóm phương pháp	Phương pháp / Công cụ cụ thể	Thông số / Quy chuẩn kỹ thuật
Tổng hợp hóa học	Đun hồi lưu nhiệt thông thường	Dung môi: MeOH khan, acetone khan; thời gian 4–24 giờ
	Chiếu xạ vi sóng (Microwave - MW)	Lò vi sóng Electrolux EMM 2015, công suất 450W, thời gian 10–60 phút
Xác định cấu trúc	Sắc ký lớp mỏng (TLC)	Bản mỏng Silica gel 60 $F_{254}$ Merck, hệ dung môi n-hexane:EtOAc
	Đo nhiệt độ nóng chảy	Máy đo điểm chảy Electrothermal
	Quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FT-IR)	Máy Bruker Equinox 55
	Khối phổ phân giải cao (HR-ESI-MS)	Thiết bị X500R QTOF (Sciex)
	Cộng hưởng từ hạt nhân ($^1H$, $^{13}C$, DEPT, HSQC, HMBC)	Bruker Avance DRX500, tần số 500 MHz
	Tra cứu chất mới	Phần mềm SciFinder (National Yang Ming Chiao Tung University)
Hoạt tính kháng vi sinh vật	Vi pha loãng trên phiến 96 giếng	Phương pháp Vander Bergher & Vlietlinck (1991), McKane & Kandel (1996); chuẩn McFarland 0,5; tính MIC
Độc tính tế bào	Nhuộm Sulforhodamine B (SRB)	Phương pháp Skehan & cs. (1990); đo ELISA tại 495–515 nm; tính CS% và $IC_{50}$ bằng phần mềm TableCurve
Kháng viêm in vitro	Ức chế sản sinh NO trên tế bào RAW 264.7	Kích thích bằng LPS (1 µg/mL); xác định nitrite bằng Griess Reagent System tại 540 nm; tính $IC_{50}$ bằng TableCurve 2Dv4; thử độc tế bào bằng MTT
Kháng viêm in vivo	Mô hình gây phù tai chuột BALB/c	Gây viêm bằng EPP (1 mg/20 µL/tai); bôi mẫu liều 2 mg/20 µL/tai; đo caliper tại 15, 30, 60 phút; kiểm định t-test ($p < 0,05$)

Nguồn dữ liệu thực nghiệm được thu thập trực tiếp từ các mẻ tổng hợp hóa học, các phổ phân tích dụng cụ từ các viện nghiên cứu chuyên ngành thuộc Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, và số liệu đo đạc sinh học lặp lại 3 lần độc lập.

Nội dung chính theo từng chương

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

Chương này trình bày cơ sở lý luận và tình hình nghiên cứu liên quan đến đề tài với 5 nội dung chính:

• Sơ lược về sulfonamide: Lịch sử từ prontosil, cơ chế ức chế cạnh tranh enzyme dihydropteroate synthase (DHPS) làm gián đoạn sinh tổng hợp acid folic ở vi khuẩn; cấu trúc chung $R_2HN-C_6H4-SO_2NHR_1$; các dược phẩm chứa nhóm sulfonamide như Ampiroxicam (chống viêm) và Sultiame (chống co giật); vai trò của thuốc ức chế chọn lọc COX-2 (Celecoxib, Rofecoxib, Valdecoxib) trong việc hạn chế biến chứng loét đường tiêu hóa.
• Sơ lược về sulfonylurea: Cấu trúc hóa học chứa hợp phần ưa nước $-SO_2-NH-CO-NH-$ liên kết hai nhóm kỵ nước; phân loại 3 thế hệ sulfonylurea trong điều trị đái tháo đường type 2 (Thế hệ 1: Carbutamide, Acetohexamide, Chlorpropamide; Thế hệ 2: Glyclopyramide, Glipizide, Gliclazide; Thế hệ 3: Glimepiride); các nghiên cứu mở rộng sang lĩnh vực chống ung thư tương đương doxorubicin, sorafenib.
• Sơ lược về chalcone và pyrazole: Chalcone là hợp chất 1,3-diaryl-2-propen-1-one được điều chế từ benzaldehyde và acetophenone qua ngưng tụ Claisen-Schmidt; pyrazole là dị vòng 5 cạnh chứa 2 nguyên tử nitơ liền kề ($C_3H_4N_2$, phân tử khối 68 g/mol), mang hoạt tính sinh học đa dạng (kháng viêm, kháng khuẩn, ức chế chọn lọc COX-2).
• Ứng dụng vi sóng trong tổng hợp hữu cơ: Nguyên lý magnetron phát sóng tại tần số 2,45 GHz (năng lượng photon 0,0016 eV); phân tích cơ chế phân cực hóa lưỡng cực và cơ chế dẫn; so sánh sự phân bố nhiệt đồng đều của vi sóng so với truyền nhiệt bề mặt của phương pháp đun nóng cổ điển; các phản ứng hữu cơ áp dụng vi sóng (ester hóa, ngưng tụ, tổng hợp dị vòng).
• Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước: Tổng hợp tài liệu giai đoạn 2010–2021 về tổng hợp sulfonamide, chalcone, pyrazole, thiazolidine-4-one và sulfonylurea trong điều kiện cổ điển và vi sóng từ các công trình quốc tế.

CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM

Chương 2 mô tả chi tiết danh mục hóa chất, thiết bị, quy trình tổng hợp và các phép thử sinh học:

• Hóa chất và thiết bị: Sử dụng hóa chất độ tinh khiết phân tích từ hãng Acros, BASF Corp; thiết bị đo phổ FT-IR Bruker Equinox 55, phổ khối lượng phân giải cao HR-MS X500R QTOF, phổ NMR Bruker Avance DRX500 (500 MHz); lò vi sóng Electrolux EMM 2015.
• Quy trình tổng hợp hóa học:
  1. Điều chế 4-hydrazinylbenzenesulfonamide (D1): Đi từ sulfanilamide (34,2 g; 0,2 mol), $NaNO_2$ (14 g; 0,2 mol) trong $HCl$ đặc ở 0–5°C, khử muối diazonium bằng dung dịch $SnCl_2$ (100 g) trong $HCl$ (150 mL), khuấy 2 giờ, để qua đêm, kết tinh lại bằng isopropanol:nước (3:1), trung hòa bằng kiềm thu sản phẩm D1 đạt hiệu suất 88%.
  2. Tổng hợp 35 dẫn xuất chalcone (D1a–D35a): Phản ứng ngưng tụ giữa dẫn xuất acetophenone (0,215 mol) và aldehyde tương ứng (0,215 mol) có xúc tác $NaOH$ (10,9 g; 0,275 mol) trong hỗn hợp dung môi $EtOH/H_2O$ ở 15–20°C trong 4 giờ; kết tinh ở 0°C trong 12 giờ.
  3. Tổng hợp 35 dẫn xuất sulfonamide khung pyrazole (D1b–D35b): Phản ứng giữa chalcone (6 mmol) và D1 (6 mmol) trong MeOH khan; so sánh phương pháp hồi lưu thường (30 mL MeOH, 12 giờ) và phương pháp vi sóng (15 mL MeOH, 450W, 40–45 phút).
  4. Tổng hợp 5 dẫn xuất phenylhydrazone (D1c–D5c): Phản ứng giữa D1 (2,5 mmol) và benzaldehyde thế (2,5 mmol) trong 30 mL MeOH có 1 giọt acid acetic xúc tác; đun hồi lưu Dean-Stark trong 4 giờ hoặc chiếu xạ vi sóng 450W trong 1 giờ.
  5. Tổng hợp 5 dẫn xuất sulfonamide khung thiazolidine-4-one (D1d–D5d): Hỗn hợp phenylhydrazone (1 mmol) và mercaptoacetic acid dư (1 mL) đun hồi lưu ở 60–80°C trong 2 giờ hoặc chiếu xạ vi sóng trong 10–12 phút; tinh chế qua sắc ký cột silicagel (hệ n-hexane:EtOAc 3:7).
  6. Tổng hợp 5 dẫn xuất sulfonylurea (D3e, D10e, D21e, D24e, D26e): Dẫn xuất pyrazole sulfonamide phản ứng với o-tolyl isocyanate (1,2 mmol) có xúc tác $K_2CO_3$ trong acetone khan dưới luồng khí $N_2$; đun hồi lưu 12 giờ hoặc chiếu xạ vi sóng 450W trong 1 giờ; acid hóa về pH = 2 bằng dung dịch $HCl$ 2N.
• Phương pháp thử sinh học: Thử nghiệm kháng vi sinh vật trên 8 chủng chuẩn (tính MIC); thử độc tính tế bào trên các dòng Hep-G2, LU-1, MCF-7, Vero (nhuộm SRB, tính CS% và $IC_{50}$); thử hoạt tính kháng viêm in vitro (đo ức chế NO trên tế bào macrophage RAW 264.7 kích thích bằng LPS, kiểm tra độ sống sót tế bào bằng MTT); thử kháng viêm in vivo trên 18 chuột BALB/c (gây phù tai bằng EPP, bôi mẫu 2 mg/tai, đo caliper tại 15, 30, 60 phút, xử lý thống kê t-test, ngưỡng ý nghĩa $p < 0,05$).

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Chương 3 trình bày toàn bộ số liệu tổng hợp, biện luận phổ xác định cấu trúc và kết quả sàng lọc sinh học:

• Tổng hợp và cấu trúc D1: Xác định cấu trúc 4-hydrazinylbenzenesulfonamide bằng phổ $^1H-NMR$ (ghi nhận các tín hiệu mũi đơn đặc trưng của nhóm $-SO_2NH_2$ và $-NH-NH_2$).
• Tổng hợp và cấu trúc 35 chalcone (D1a–D35a): Trình bày bảng hiệu suất (phụ thuộc vào bản chất hút/đẩy electron của nhóm thế), điểm chảy, dữ liệu phổ FT-IR (mũi hấp thu carbonyl $C=O$ liên hợp ở khoảng 1650–1685 $cm^{-1}$), MS, HR-MS và phổ cộng hưởng từ hạt nhân ($^1H-NMR$ thể hiện hai tín hiệu doublet của proton olefinic trans với hằng số ghép $J \approx 15,5–16,0$ Hz).
• Tổng hợp và cấu trúc 35 dẫn xuất sulfonamide khung pyrazole (D1b–D35b):
  • Biện luận cơ chế đóng vòng pyrazole 5 cạnh.
  • Phân tích chi tiết chất đại diện D4b [4-(5-(3-hydroxyphenyl)-3-phenyl-4,5-dihydro-1H-pyrazol-1-yl)benzenesulfonamide]: Tinh thể thu được kiểm tra qua TLC, phổ $^1H-NMR$, $^{13}C-NMR$, DEPT, HSQC và HMBC (xác định các nguyên tử carbon $C-3$, $C-4$, $C-5$ trên vòng pyrazoline và các tương tác dị nhân).
  • So sánh hiệu suất giữa phương pháp cổ điển và vi sóng: Trên chất D4b, khảo sát sự phụ thuộc hiệu suất theo thời gian hồi lưu thường (cần 10–12 giờ để đạt hiệu suất tối đa) so với chiếu xạ vi sóng tại 450W (đạt hiệu suất cao trong 40–45 phút). Khảo sát công suất vi sóng chỉ ra mức 450W là tối ưu.
• Tổng hợp và cấu trúc các dẫn xuất phenylhydrazone (D1c–D5c) và sulfonamide khung thiazolidine-4-one (D1d–D5d):
  • Số liệu so sánh hiệu suất và thời gian: Tổng hợp phenylhydrazone giảm thời gian từ 240 phút (hồi lưu) xuống 60 phút (vi sóng); tổng hợp thiazolidine-4-one giảm từ 120 phút xuống 10–12 phút với hiệu suất cải thiện.
  • Cấu trúc D1d–D5d được chứng minh đầy đủ qua phổ FT-IR (sự xuất hiện của liên kết lactam $C=O$ vòng thiazolidine-4-one ở khoảng 1715–1730 $cm^{-1}$), HR-MS và phổ NMR (tín hiệu proton methylene nhóm $-CH_2-S-$ trên dị vòng).
• Tổng hợp và cấu trúc 5 dẫn xuất sulfonylurea (D3e, D10e, D21e, D24e, D26e): Biện luận phổ chất đại diện D10e qua $^1H-NMR$, $^{13}C-NMR$, DEPT và HMBC; xác nhận liên kết ure $-NH-CO-NH-$ hình thành thành công.
• Kết quả thử nghiệm hoạt tính sinh học:
  • Kháng vi sinh vật: Sàng lọc trên 33 dẫn xuất pyrazole (D1b–D33b) và 5 dẫn xuất thiazolidine-4-one (D1d–D5d) đối với 4 chủng vi khuẩn và 4 chủng nấm. Kết quả xác định nồng độ ức chế tối thiểu (MIC) so sánh với kháng sinh đối chứng Tetracycline, Streptomycin và Nystatin; một số dẫn xuất thể hiện hoạt tính kháng khuẩn và kháng nấm rõ rệt.
  • Độc tính tế bào: Thử nghiệm 27 dẫn xuất pyrazole trên các dòng tế bào Hep-G2, LU-1, MCF-7 và tế bào lành Vero; tính toán tỷ lệ sống sót CS% và giá trị $IC_{50}$.
  • Kháng viêm in vitro: Khảo sát 27 hợp chất sulfonamide khung pyrazole về khả năng ức chế sinh NO trên đại thực bào RAW 264.7; xác định đường chuẩn nitrite với $NaNO_2$, đối chứng dương L-NMMA, đo độ an toàn tế bào qua MTT; xác định được các hợp chất có giá trị $IC_{50}$ ức chế NO thấp.
  • Kháng viêm in vivo: Đánh giá khả năng ức chế phù tai chuột do EPP gây ra trên 5 chất tiềm năng nhất (D4b, D5b, D8b, D23b, D25b). Dữ liệu đo độ dày tai chuột sau 15, 30 và 60 phút cho thấy sự khác biệt có ý nghĩa thống kê so với lô đối chứng ($p < 0,05$), khẳng định hoạt tính kháng viêm cấp tính trên động vật thực nghiệm.

Kết quả và những đóng góp mới

Theo công bố của luận án, các kết quả và đóng góp mới bao gồm:

• Tổng hợp thành công 85 hợp chất hóa học, trong đó có 32 dẫn xuất mới chưa từng được công bố trong cơ sở dữ liệu hóa học quốc tế SciFinder, gồm:
  • 25 dẫn xuất mới của sulfonamide chứa khung pyrazole được tổng hợp từ phản ứng đóng vòng giữa 4-hydrazinylbenzenesulfonamide và các dẫn xuất chalcone tương ứng.
  • 2 dẫn xuất mới của sulfonamide chứa khung thiazolidine-4-one được tổng hợp từ các dẫn xuất phenylhydrazone và mercaptoacetic acid.
  • 5 dẫn xuất mới của sulfonylurea mang khung pyrazole được tổng hợp từ dẫn xuất pyrazole sulfonamide và o-tolyl isocyanate.
• Ứng dụng kỹ thuật chiếu xạ vi sóng (công suất 450W) trong 4 phản ứng hữu cơ riêng biệt: tổng hợp phenylhydrazone, phản ứng đóng vòng tạo dị vòng pyrazole, phản ứng đóng vòng tạo dị vòng thiazolidine-4-one, và phản ứng tổng hợp sulfonylurea; giúp rút ngắn thời gian phản ứng từ hàng chục giờ xuống còn vài phút đến 1 giờ và nâng cao hiệu suất tổng hợp so với phương pháp đun hồi lưu thông thường.
• Cung cấp bộ dữ liệu phổ thực nghiệm đầy đủ (FT-IR, HR-ESI-MS, $^1H-NMR$, $^{13}C-NMR$, DEPT, HSQC, HMBC) để xác định cấu trúc phân tử của toàn bộ các hợp chất tổng hợp.
• Xác lập dữ liệu sinh học thực nghiệm về hoạt tính kháng nấm, kháng khuẩn, độc tính tế bào và kháng viêm; chứng minh tiềm năng kháng viêm của các dẫn xuất sulfonamide chứa khung pyrazole thông qua ức chế sản sinh NO trên tế bào RAW 264.7 (in vitro) và giảm phù tai chuột do EPP (in vivo) với mức ý nghĩa thống kê $p < 0,05$.
• Luận án kiến nghị tiếp tục nghiên cứu cơ chế phân tử về khả năng ức chế chọn lọc trên enzyme COX-2 tinh sạch và khảo sát hoạt tính trên các mô hình viêm mạn tính cũng như độc tính bán trường diễn trên động vật.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

• Hạn chế: Luận án giới hạn phạm vi tổng hợp trên các nhóm thế xuất phát từ các dẫn xuất benzaldehyde, cinnamaldehyde và acetophenone thương mại có sẵn trên thị trường. Thử nghiệm kháng viêm in vivo chỉ mới khảo sát trên mô hình viêm cấp tính gây phù tai chuột nhắt trắng bằng tác nhân EPP trong thời gian ngắn (tối đa 60 phút) trên 5 dẫn xuất tiêu biểu (D4b, D5b, D8b, D23b, D25b); chưa thực hiện khảo sát trên các mô hình viêm mạn tính hay thử nghiệm dược động học, độ hấp thu và chuyển hóa in vivo.
• Hướng nghiên cứu tiếp: Văn bản định hướng mở rộng nghiên cứu tổng hợp các dẫn xuất mới mang các nhóm thế đa dạng hơn; nghiên cứu sâu cơ chế phân tử tương tác chọn lọc với enzyme cyclooxygenase-2 (COX-2) và enzyme dihydropteroate synthase (DHPS); tiến hành thử nghiệm độc tính trường diễn và đánh giá hiệu quả điều trị trên các mô hình bệnh lý tiền lâm sàng mở rộng.

Giá trị tham khảo

Luận án có giá trị tham khảo chuyên môn cho các đối tượng sau:

• Nghiên cứu sinh, học viên cao học và sinh viên chuyên ngành Hóa hữu cơ, Hóa dược và Hóa học các hợp chất thiên nhiên: Tham khảo quy trình thực nghiệm tổng hợp các hợp chất dị vòng (pyrazole, thiazolidine-4-one) và nhóm chức sulfonylurea; đặc biệt là thông số tối ưu hóa phản ứng tổng hợp dưới sự hỗ trợ của kỹ thuật chiếu xạ vi sóng gia dụng.
• Cán bộ nghiên cứu phân tích cấu trúc hữu cơ: Tham khảo cách thức quy kết chi tiết các mũi phổ NMR 1D ($^1H, ^{13}C$, DEPT) và 2D (HSQC, HMBC) kết hợp khối phổ phân giải cao HR-ESI-MS đối với các hệ phân tử đa vòng phức tạp chứa dị tố N, S, O.
• Các phòng thí nghiệm và nhà khoa học sàng lọc dược lý: Tham khảo quy trình chuẩn thử nghiệm hoạt tính sinh học in vitro (kháng vi sinh vật bằng kỹ thuật vi lượng 96 giếng, thử độc tế bào bằng phương pháp SRB, thử ức chế NO trên tế bào macrophage RAW 264.7) và mô hình kháng viêm in vivo gây phù tai chuột nhắt trắng bằng EPP.

Câu hỏi thường gặp

1. Luận án đã tổng hợp được bao nhiêu hợp chất và có bao nhiêu dẫn xuất hoàn toàn mới?
Luận án đã tổng hợp tổng cộng 85 hợp chất, trong đó xác định được 32 dẫn xuất mới chưa từng công bố trên cơ sở dữ liệu SciFinder, bao gồm 25 dẫn xuất sulfonamide khung pyrazole, 2 dẫn xuất sulfonamide khung thiazolidine-4-one và 5 dẫn xuất sulfonylurea.

2. Kỹ thuật vi sóng mang lại ưu điểm gì cụ thể so với phương pháp đun hồi lưu nhiệt truyền thống trong luận án?
Chiếu xạ vi sóng (công suất tối ưu 450W) giúp giảm lượng dung môi và rút ngắn đáng kể thời gian phản ứng: phản ứng đóng vòng pyrazole giảm từ 12 giờ xuống 40–45 phút; tổng hợp phenylhydrazone giảm từ 4 giờ xuống 1 giờ; đóng vòng thiazolidine-4-one giảm từ 120 phút xuống 10–12 phút; và phản ứng tổng hợp sulfonylurea giảm từ 12–24 giờ xuống 1 giờ, đồng thời giúp nâng cao hiệu suất và hạn chế sản phẩm phụ.

3. Hoạt tính kháng viêm in vivo của các dẫn xuất được thử nghiệm trên mô hình nào và những hợp chất nào cho kết quả tốt?
Hoạt tính kháng viêm in vivo được thử nghiệm trên mô hình gây phù tai chuột nhắt trắng thuần chủng dòng BALB/c bằng ethyl phenylpropiolate (EPP). Năm hợp chất được thử nghiệm gồm D4b, D5b, D8b, D23b và D25b đều cho khả năng ức chế phù tai chuột tại các thời điểm 15, 30 và 60 phút có sự khác biệt mang ý nghĩa thống kê so với mẫu đối chứng ($p < 0,05$).

4. Cấu trúc của các hợp chất mới trong luận án được chứng minh bằng những phương pháp phân tích nào?
Các hợp chất được kiểm tra độ tinh khiết bằng sắc ký lớp mỏng (TLC), đo nhiệt độ nóng chảy và xác định cấu trúc toàn diện bằng quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FT-IR), khối phổ phân giải cao (HR-ESI-MS), cùng hệ phổ cộng hưởng từ hạt nhân đa chiều gồm $^1H-NMR$, $^{13}C-NMR$, DEPT, HSQC và HMBC trên máy DRX500 (500 MHz).

Kết luận

Luận án tiến sĩ của tác giả Thạch Thị Dân đã thực hiện thành công việc tổng hợp 85 hợp chất hóa học, xác lập 32 dẫn xuất mới của sulfonamide và sulfonylurea mang khung dị vòng pyrazole và thiazolidine-4-one được kiểm chứng qua hệ thống SciFinder. Nghiên cứu đã ứng dụng hiệu quả kỹ thuật chiếu xạ vi sóng 450W để rút ngắn thời gian phản ứng và nâng cao hiệu suất tổng hợp. Các dữ liệu thực nghiệm đã xác định rõ hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định, độc tính trên các dòng tế bào ung thư và đặc biệt chứng minh tiềm năng kháng viêm in vitro (trên tế bào RAW 264.7) cùng khả năng ức chế phù tai chuột in vivo ($p < 0,05$) của các dẫn xuất pyrazole sulfonamide.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1. Sơ lược về sulfonamide Sulfonamide là thuốc kháng khuẩn được tổng hợp thành công đầu tiên từ rất sớm, trước cả kháng sinh. Cơ chế chống vi sinh vật của sulfonamide có liên quan đến sự ức chế cạnh tranh tổng hợp acid folic, ngăn chặn sự phát triển và sinh sản của vi sinh vật. Do cơ chế này nên sulfonamide thuộc nhóm tác nhân kìm khuẩn.

Sulfonamide đã được áp dụng trong trị liệu hơn 70 năm. Sulfonamide đầu tiên được sử dụng làm thuốc kháng sinh, chúng có tên thương mại là prontosil do có thêm nhóm -SO2NH2, là chất kháng khuẩn đầu tiên thu được bằng phương pháp tổng hợp toàn phần. Trong công thức của prontosil chứa các azoic được điều chế bằng cách diazo hóa p- aminobenzenesulfonamide ngưng tụ với m-phenylendiamine. Khi thay m-phenylendiamine bằng các amine hoặc các phenol khác chúng ta thu được các dẫn chất có tác dụng kháng khuẩn.

Tuy nhiên, khi thay sulfonamide bằng các aniline khác nhau thì thu được các chất không có tác dụng kháng khuẩn. Như vậy, có thể thấy rằng nhóm sulfonamide có tác dụng kháng khuẩn. Việc phát hiện ra prontosil và sulfonamide đã mở ra một kỷ nguyên mới cho việc hóa trị liệu các bệnh nhiễm khuẩn [11, 12]. Hoạt tính kháng khuẩn của sulfonamide xảy ra do khả năng ức chế hoạt tính cạnh tranh của enzyme dihydropteroate synthase (DHPS), một loại enzyme liên quan đến tổng hợp folate.

Như vậy, sulfonamide ức chế sự phát triển và nhân lên của vi khuẩn mà không giết chết chúng. Ngoài ra, sulfonamide còn được sử dụng trong thành phần một số loại thuốc điều trị ho và dị ứng, với chức năng chính là kháng nấm và chống sốt rét [13]. Quá trình điều chế sulfonamide được tiến hành trong phòng thí nghiệm với nhiều cách khác nhau, trong đó dễ dàng nhất là đi từ phản ứng của sulfonyl chloride với amine, pyridine được thêm vào để trung hòa acid HCl được tạo ra sau phản ứng. pyridine R1SO2Cl + R2NH R1SO2NR2 + HCl Các sulfonamide kháng khuẩn là dẫn chất của p-aminobenzensulfonamide, có công thức cấu tạo chung là: R2HN SO2NHR1 Trong đó thường gặp R1 là H, và cũng chỉ khi R1 là H thì sulfonamide mới có hoạt tính kháng khuẩn, khi R1 ≠ H thì chất đó là tiền chất dùng làm thuốc.sulfonylurea luan an tien si TIEU LUAN MOI download : [e-mail] 5 là mạch thẳng, dị vòng.

Tuy nhiên, nếu R1 là dị vòng thì hiệu lực kháng khuẩn mạnh hơn, thông thường là các dị vòng 2-3 dị tố. Khi R1 và R2 đều là gốc hydro thì thu được sulfonamide có cấu tạo đơn giản nhất là sulfonamide. Dẫn xuất của sulfonamide được sử dụng làm thuốc chủ yếu chứa nhóm - SO2NH2 (Hình 1. Hai loại chứa nhóm sulfonamide có hoạt tính sinh học phổ biến là thuốc chống viêm Ampiroxicam và thuốc chống co giật Sultiame.

O O O O O O S O O O N N S NH2 H 2N S NH2 N S O O O O Sulfonamide Ampiroxicam Sultiame Hình 1. Một số dẫn xuất thuốc của sulfonamide So với NSAIDs không chọn lọc, NSAIDs chọn lọc COX-2 ngoài hiệu quả tương đương các NSAIDs không chọn lọc thì còn có khả năng làm giảm đáng kể biến chứng đường tiêu hóa trên lâm sàng. Chính vì vậy, việc tổng hợp ra các loại thuốc ức chế chuyên biệt COX-2 mở ra hướng nghiên cứu mới trong lĩnh vực tổng hợp thuốc NSAIDs thế hệ mới. Tác dụng kháng viêm của NSAIDs phát sinh từ khả năng ức chế enzyme cyclooxygenase (COX).

Hiện tại, enzyme cyclooxygenase tồn tại ít nhất hai đồng dạng riêng biệt, một dạng cấu thành (COX-1) và một dạng cảm ứng (COX-2) [14].