ĐẶT VẤN ĐỀ Khung adamantan là hợp phần có vai trò quan trọng trong tổng hợp hóa dược. Từ nhữ ng năm 1967, sa u khi phát hiện khả năng kháng virus cúm, đặc biệt là các chủng cúm A, các hợp chất chứa khung adamantan đã thu hút được sự quan tâm của nhiều nhà khoa học. Qua quá trình nghiên cứu và phát triển, nhiều hợp chất đã được cấp phép sử dụng làm thuốc như amantadin, rimantadin, memantin, tromantadin, vildagliptin, saxagliptin, adapalen [57, 89, 159]. Những năm gần đây, các hợp chất chứa khung adamantan tiế p tục được đẩy mạnh nghiên cứu, tổng hợp và sàng lọc nhằm mục đích tìm ra các chất mới có hoạt tính sinh học tiềm năng như kháng khuẩn, kháng nấm [5-8, 10-13, 46, 48, 54, 76, 77], kháng virus [67, 143], hạ đường huyết [6], chống viêm [7, 10, 12, 45, 76], kháng HIV [121], gây độc tế bào ung thư [140, 155]…Tuy nhiên, những nghiên cứu này chủ yếu tập trung vào các hợp chất triazol, 1,3,4-oxadiazol, 1,3,4-oxadiazolin-2-thion và 1,3,5-thiadiazol [6, 7, 10, 12, 45, 46, 48, 76, 77].
Hiện nay, chưa có nhiều nghiên cứu về tổng hợp và thử tác dụng các hợp chất azomethin chứa khung adamantan. Azomethin bao gồm các base Schiff, thiosem icarbazon và carbohydrazon, là một trong những nhóm hợp chất với nhiều tác dụng sinh học đáng quan tâm như kháng khuẩn, kháng nấm, gây độc tế bào ung thư, kháng virus, chống viêm… [35, 62, 103, 173, 185], có tiềm nă ng trong nghiên cứu phát triển thuốc mới [64, 75, 78, 85, 104, 128, 152, 158, 160, 166, 187]. Nhiều nghiên cứu đã coi các hợp phần azomethin là cấu trúc mang dược tính, tạo ra tác dụng sinh học của các phân tử chứa chúng [64, 65, 68, 123]. Ngoài ra, 1,3-thiazolidin-4-on là một nhóm dẫn chất từ khung azomethin, cũng có nhiề u hoạt tính si nh học đáng chú ý như kháng virus, khá ng khuẩn [144], diệt ký sinh trùng sốt rét, chống loạn nhịp, chống co giật, kháng viêm [29].
Hợp phần này được coi là cấu trúc mang dược tính mới trong một số nghi ên cứu gần đây về tác dụng kháng khuẩn [81, 132], gây độc tế bào ung thư [139]. Nhờ có hoạt tính sinh học phong phú và tiềm năng của khung adamantan và các hợp phần azomethin/1,3-thiazolidin-4-on nên khi kết hợp khung adam antan và azomethin/1,3-thiazolidin-4-on trong cùng một phân tử, khả năng sẽ tạo ra các hợp chất mới có tác dụng tốt, góp phần làm phong phú thêm ngân hàng các hợp chất hữu 1 cơ trong nghiên cứu và phát triển thuốc m ới. Vì vậy, đề tài luận án tiến sĩ Tổng hợp và đánh giá tác dụng sinh học của một số hợp chất chứa khung adamantan được thực hiện với các mục tiêu sau: 1. Tổng hợp được khoảng 40-50 chất mới chứa khung adamantan.
Đánh giá được tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm và gây độc một số dòng tế bào ung thư in vitro của các hợp chất đã tổng hợp. Dự đoán được một số đặc tính lý hóa, dược động học, tính giống thuốc và đích tác dụng của các hợp chất tiềm năng đã tổng hợp. Để đạt được các mục tiêu kể trên, đề tài luận án thực hiện các nội dung nghiên cứu gồm : - Tổng hợp các hợp chất mang khung adamantan gồm 6 dãy Va-j, VIIIa-q, IXa-k, XIIIa-m, XIVa-f và XVa-i. - Khẳng định cấu trúc của các hợp chất tổng hợp được dựa tr ên phân tích phổ hồng ngoại, phổ khối, phổ 1H-NMR, 13C-NMR, DEPT, HSQC, HMB C và phổ lưỡ ng sắc tròn (CD).
- Thử tác dụng ức chế một số dòng tế bào ung thư người gồm Hep3B (tế bào ung thư gan), Hela (tế bào ung thư cổ tử cung), A549 (tế bào ung th ư phổi), MCF7 (tế bào ung thư buồng trứng) của các hợp chất tổng hợp được. - Thử tác dụng ức chế một số chủng vi sinh vật gây bệnh (3 chủng vi khuẩn Gram (+) gồm Enteroc cocus feacalis, Streptococcus aureus, Bacillus aureus; 03 chủng vi khuẩn Gram (-) gồm Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Salmonella enterica và 01 chủng nấm men Candida albicans). - Tính toán kiểm tra các chỉ số, đặc tính lý hóa; dự đoán một số tính chất dược động học, tính giống thuốc và một số đích tác dụng của cá c hợp chất tiềm năng. 2 Chươ ng 1: TỔNG QU AN 1.
TỔNG QUAN CÁC HỢP CHẤT MANG KHUNG ADAMANTAN Năm 1924, phân tử adam antan lần đầu tiên được Decker [36] công bố. và cộng sự (CS) [130] đã tổng hợp thành công hợp chất này qua 5 bước với hiệu suất rất thấp (0,16%). Những năm sau đó, các phương pháp tổng hợp adamantan không ngừng được cải tiến và hiệu suất tổng hợp ngày càng cao [99]. Năm 1957, Schleyer và CS [149, 150] đã nâng cao hiệu suất tổng hợp adamantan lên 30-40% nhờ hydro hóa dicyclopentadien dưới xúc tác của platin dioxyd trong môi trường ethanol , sau đó chuy ển thành adamantan nh ờ xúc tác của acid Lewis (AlCl 3) (Hình 1.
Sa u này, hiệu suất tổng hợp adamantan đạt 98% nhờ thực hiện dưới điều kiện vi sóng và acid mạnh [53]. Sơ đồ tổng hợp adamantan Adamantan tồn tại ở dạng tinh thể không màu, có mùi long não, thực tế không tan trong nước, tan tốt trong các dung môi không phân cực, có n hiệt độ nóng chảy cao (270ºC). Tuy nhiên, hợp chất này dễ thăng hoa, ngay cả ở nhiệt độ phòng và có thể cất kéo theo hơi nư ớc [96, 174]. Từ khung adamantan, nhiều hợp chất đã đư ợc tìm ra và đang trên quá t rình thử nghiệm [67].
H iện tại, nhiều chất đã đư ợc sử dụng làm thuốc trong điều trị như: amantadin, memantin, r imantadin, tromantadin, adapalen, vildagliptin, saxagliptin, bromanatan, adapromin [57, 89, 159]. Ngoài ra, khung adamantan còn được lai hóa với các phân tử mang dược tính khác để tạo ra các hợp chất có tác d ụng sinh học tiềm năng. Sau đâ y là một số tác dụng được quan tâm.1 Tác dụng sinh học của các hợp chất mang khung adamantan 1. Tác dụng kháng khu ẩn, kháng nấm Năm 2004, El-Emam A.
và CS [46] đã tổng hợp và thử tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm của một số hợp chất 1,3,4-oxadiazol và 1,3,4-oxadiazolin-2-thion mang khung adamantan (Hình 1. Một số hợp chất 1,3,4-oxadiazol và 1,3,4-oxadiazolin-2-thion chứa khung adamantan có tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm Kết quả cho thấy, m ột số hợp chất có tác dụng như 1, 2a-d và 3a-g với đường kính vòng tròn khá ng khuẩn đều lớn hơn 15 mm và giá trị nồng độ ức chế tối thiểu (MIC) nằm trong khoảng 12,5-100 μg/ml. Năm 2006, Al-Deeb và CS [10] đã t ổng hợp một số hợp chất 1,2,4-triazolin- 2-thion mang khung adamantan có tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm (Hình 1. Trong các hợp chất này, 4b, 5a và 7 là có tác dụng tốt nhất.
Tất cả các chất này đều có tác dụng tốt với B. subtilis (MIC từ 1-4 μg/ml) và có tác dụng ở mức độ trung bình trên chủng C. Một số hợp chất 1,2,4-triazolin-2-thion chứa khung adamantan có tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm Năm 2007, Kadi A. và CS [76] đã tổng hợp và t hử tác dụng sinh học các hợp chất 2-benzoylhydrazin-1-carbothioamid và 5-(1-ami noadamantan)-1,3,4 thiadiazol (Hình 1.
Một số hợp chất 2-benzoylhydrazin-1-carbothioamid và 1,3,4-thiadiazol chứa khung adamantan có tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm Kết quả thử tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm bằng phương pháp đĩa thạch trên mô i trường Muller-Hinton cho thấy, cá c chất 8a, 8e, 8f, 8g và 9c, 9e, 9g có tác 4 dụng trê n các chủng vi khuẩn Gram (-) với vòng tròn kháng khuẩn lớn hơn 15 mm. Các hợp chất này có tác dụng trên chủng B. subtilis với giá trị MIC từ 0,5-4 μg/ml. và CS [77] tiếp tục tổng hợp và thăm dò tác dụng kháng nấm, kháng khuẩn của một s ố hợp chất 1,3,4-thiadiaz ol (Hình 1.
Thực nghiệm c ho thấy, các hợp chất này có tác dụng ức chế các chủng vi khuẩn Gram (+) (S. luteus) khá tốt (đường kính vòng tròn kháng khuẩn từ 11-22 mm); tác dụng ở mức độ yếu trên các chủng Gra m (-) (E. Các hợp chất này có tác dụng tốt nhất trên chủng B. subtilis với IC 50 = 2-4 μg/ml.
Một số hợp chất 1,3,4-thiadiazol chứa khung adamantan có tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm Năm 2012, El-Emam A. và CS [47] đã t ổng hợp các N′-heteroaryliden-1- adamantylcarbohydrazid 16a-c, 17, 18 như Hình 1. Các chất này có tác dụng ức chế chủng S. subtilis khá mạnh (đường kính vòng tròn kháng khuẩn từ 12-32 mm ở nồng độ 200 μg/ml).
Các hợp chất 16a-c có tác dụng tốt trên các chủng Gram (+) nhưng không có hoạt tính trên các chủng Gram (-) và nấm C. Phổ tác dụng của 17 và 18 khá rộng, có tác dụng trên cả chủng Gram (+), Gram (-) và nấm C. albicans trong thử nghiệm này. Một số hợp chất N′-heteroaryliden-1-adamantylcarbohydrazid có tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm Năm 2014, Al-Abdullah A.
và CS [7] tổng hợp các 1,2,4-triazolin-3-thion thế S và N (Hình 1. Các chất tổng hợp ra đư ợc thăm dò hoạt tính ức chế các chủng vi khuẩn Gram (+) (S. 5 aeurogi nosa) và nấm C. Một số hợp chất có tác dụng tương đối tốt như 19a- e, 20a-c, 21a-c, 22 và 23 (đường kính vòng kháng khuẩn > 10 mm).
Trong đó, hợp chất 19e và 21c có tác dụng tốt nhất (MIC = 0,5-16 μg/ml), tác dụng ức chế một số chủng vi khuẩn mạnh hơn gentamycin và ampicillin. Các hợp chất này có ho ạt tính tốt trên các chủng vi khuẩn Gram (+) nhưng tác dụng yếu trên các chủng Gram (-) và nấm C. Chỉ có 21c có hoạt tính trên các chủng Gram (-). Một số hợp chất 1,2,4-triazolin-3-thion thế S và N có tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm Năm 2015, Al-Abdullah E.
S và CS [8] đã tổng hợp và thử tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm của các N-(1-adamantyl)carbot hioamid (Hình 1. Các chất này có tác dụng ức chế mạnh các chủng S. Hợp chất 27a và 27b có tác dụng tốt nhất (MIC = 8-64 μg/ml) và có tác dụng đối với cả chủng E. Tuy nhiên các chất này không có hoạt tính trên nấm C.
Một số hợp chất N-(1-adamantyl)carbothioamid kháng khuẩn Năm 2017, Al-Wahaibi L. luteus), vi khuẩn Gram (-) (E. aerugin osa) và nấm C. Một số hợp chất adamantan-thioure k háng khuẩn, kháng nấm Kết quả cho thấy, các chất kiểm tra đều có tác dụng.
Trong đó, các chất 29d, 29e và 30d có tác dụng tốt với giá trị MIC từ 0,25-2,0 μg/ml trên một số chủng vi khuẩn Gram (+) (S. luteus) và vi khuẩn Gram (-) E. Khác với các nghiên c ứu trước, nhiều hợp chất trong nghiên c ứu này có tác dụng trên cả các chủng vi khuẩn Gram (-) và nấm C. Năm 2019, Al-Mutairi và CS [11] đã tổng hợp và thử hoạt tí nh kháng khuẩn, kháng nấm của 4-arylmethyl-N'-(adamantan-1-yl)piperidin-1-carbothioimidat (Hình 1.
Một số hợp chất 4-arylm ethyl-N'-(adamantan-1-yl)piperidin-1- carbothioimidat có tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm Kết quả cho thấy, các hoạt chất 31a-c đều có hoạt tính tốt trên các chủng Gram (-) và G ram (+) gồm S.