MỞ ĐẦU Ngày nay bên cạnh sự phát triển của khoa học công nghệ thì ngày càng xuất hiện nhiều bệnh hiểm nghèo, do vậy vai trò của dược phẩm được đề cao, trong đó ngành công nghiệp hóa dược góp phần đáng kể vào việc tìm ra những sản phẩm mới có hoạt tính sinh học mong muốn. Trong đó phải kể đến tầm quan trọng của họ terpennoid, đây là họ dược phẩm có tính tất yếu trong đời sống hiện nay, bên cạnh tác dụng dược lý trên những loại bệnh, còn góp phần đem lại giải quyết được các mầm bệnh mà cơ thể mắc phải. Đặc biệt là Acid betulinic thuộc họ pentacyclic triterpen acid với các dẫn xuất của nó đã làm tăng cường khả năng phòng và chống được nhiều bệnh hữu hiệu như: khối u (ung thư), viêm nhiễm, sưng tấy, tiểu đường… các bệnh liên quan tới độc tố của tế bào Vì tính dược lý tích cực đó, ngày nay có nhiều dẫn xuất của acid betulinic đã được tổng hợp và nghiên cứu về hoạt tính sinh học. Với các công trình nghiên cứu đầy công phu, để tìm ra những sản phẩm có vai trò quí giá về tính đặc trị và tính hữu hiệu nên đã thúc đẩy và thu hút sự không ngừng tìm tòi và nghiên cứu những sản phẩm mới với những hoạt tính và cơ chế phản ứng của thuốc với bệnh cũng phải có hiệu quả Giữ vai trò cực kỳ quan trọng như vậy nên dẫn xuất của acid betulinic họ triterpenoid đã mang lại cho công nghiệp dược phẩm một họ sản phẩm quí giá và không ngừng thúc đẩy sự nghiên cứu tìm tòi ra những sản phẩm cải tiến hơn với hoạt tính tốt hơn, đó cũng là nguyên nhân thúc đẩy đề tài này được triển khai với nội dung: “ Tổng hợp các dẫn xuất của acid betulinic” xiv Luận Văn Thạc Sĩ Nguyễn Như Tâm PHẦN 1: TỔNG QUAN -1- Luận Văn Thạc Sĩ Nguyễn Như Tâm 1.1 Đại cương về Acid Betulinic 1.1 Khái niệm Acid Betulinic Acid betulinic, (3)-3-Hydroxy-LUP-20 (29)-en-28-OIC acid, là triterpenoid vòng năm cạnh, có công thức phân tử C30H48O3 với 3 vị trí hoạt động tại C-3, C-20, C-28.1 : Cấu trúc hóa học của acid betulinic Phần 1- Tổng Quan -2- Luận Văn Thạc Sĩ Nguyễn Như Tâm 1.2 Nguồn gốc của Acid betulinic Acid betulinic có nguồn gốc tự nhiên, được chiết tách từ các loài thực vật khác nhau và được phân bố rộng rãi trên khắp thế giới [6].
Số lượng đáng kể acid betulinic có trong phần vỏ màu trắng bên ngoài của cây bạch dương. Acid betulinic được chiết xuất từ các nguồn thực vật chính sau đây: * Một số loài trong chi Platanus (Tiêu Huyền): - Platanus acerifolia (Aiton) Willd. - Platanus mexicana Moric. - Platanus racemosa Nutt.
Watson - Platanus kerrii Gagnep (Kerr’s Plane) * Một số loài trong chi Betula - Betula alba L. Tính chất vật lý của acid betulinic Là một chất rắn kết tinh màu trắng, có độ tan giới hạn trong các dung môi như MeOH, EtOH, CHCl3 và eter. Tan kém trong H2O, petroleum eter, DMF, DMSO, và Benzene. Tuy nhiên, acid betulinic tan tốt trong pyridine và acid acetic.
Công thức phân tử C30H48O3, khối lượng phân tử 456. Nó không hiện một cách rõ ràng trên tấm TLC dưới đèn UV (bước sóng trong khoảng 254-365 nm) nhưng được phát hiện dễ dàng khi phun thuốc khử như hơi Iod, anisaldehyde, anisaldehyde-H2SO4, vanillin-H2SO4. Phần 1- Tổng Quan -3- Luận Văn Thạc Sĩ Nguyễn Như Tâm 1.4 Đặc tính dược lý của acid betulinic 1. Hoạt tính chống ung thư Hoạt tính gây độc tế bào khối u của acid betulinic được nghiên cứu rộng rãi trên dòng tế bào ung thư, các mẫu khối u nguyên thủy và các mẫu vật chuột ghép ngoại lai.
Ban đầu đưa ra giả thuyết là acid betulinic có độc tính chọn lọc đối với các dòng tế bào có khối u ác tính [33] , rồi sau đó hoạt tính kháng ung thư cũng được báo cáo đối với các type ung thư ở người bao gồm neuroblastoma, glioblastoma và leukemia cũng như các ung thư biểu mô như não, cổ, ruột kết, vú, gan , phổi, tuyến tiền liệt, thận, buồng trứng hoặc cổ tử cung [12, 14, 18, 22, 23, 34-39]. Ngoài ra acid betulinic cũng thể hiện hoạt tính đối với các trường hợp kháng thuốc, như các mẫu bệnh bạch cầu cấp tính khó chữa bằng các phương pháp hóa trị liệu thông thường [14,23]. Như vậy acid betulinic có thể giải quyết được một số tình trạng kháng thuốc. Hơn nữa, có bằng chứng cho thấy acid betulinic thể hiện độc tính ưu tiên đối với các dòng tế bào khối u ác tính di căn và không di căn [32].
Ngoài ra, acid betulinic kết hợp với các chất gây độc tế bào khác để ngăn chặn sự phát triển của khối u, kể cả bức xạ ion hóa [16]. Điều này cho thấy acid betulinic có thể được sử dụng như chất tăng nhạy trong hỗn hợp hoạt chất để tăng cường hiệu quả điều trị ung thư. Bằng cách so sánh, các tế bào bình thường được báo cáo là có sức kháng cự với acid betulinic tốt hơn so với các tế bào ung thư tại vài điểm khối u được chỉ định [16, 22, 38, 39] Cũng với nghiên cứu in vitro, acid betulinic kết hợp với các hoạt chất hóa trị liệu như vincristin để làm giảm sự di căn của ung thư phổi [41]. Điều đáng chú ý ở đây là không có sự tích tụ độc tính trong cơ thể hoặc sụt cân trong liệu pháp acid betulinic ở chuột khi dùng acid betulinic ở liều cao [22,23].
Các nghiên cứu dược động học ở các con chuột mang khối u ác tính đã chứng tỏ rằng acid betulinic được hấp thu tốt và được phân phối ở nồng độ cao bên trong khối u [43,44]. Bên cạnh đó acid betulinic được báo cáo có khả năng chống chất sinh ung thư nên có thể dùng để phòng ngừa ung thư. Để chứng minh cho điều này, trong Phần 1- Tổng Quan -4- Luận Văn Thạc Sĩ Nguyễn Như Tâm hơn một thập kỷ qua acid betulinic đã thể hiện khả năng ngăn chặn sự hình thành khối u ở da chuột sau khi tiếp xúc với chất sinh ung thư [47]. Hiện nay acid betulinic được đánh giá là tác nhân tại chỗ trong giai đoạn I/II thử nghiệm lâm sàng để điều trị dysplastic nevi có khả năng chuyển thành khối u ác tính.
Ngoài ra, acid betulinic và một loạt các dẫn xuất của nó được phát triển với mục đích để tăng hiệu lực chống ung thư và cải thiện các tính chất dược động học, ví dụ thay thế nhóm cyano với nhóm methoxycarbonyl đã được báo cáo là tăng cường đáng kể các hoạt động apoptosis-inclusing của acid betulinic [48]. Hơn nữa, các dẫn xuất acid betulinic với sự biến đổi tại C-3 đã chứng tỏ khả năng kháng khối u in vitro tốt hơn so với acid betulinic trong nghiên cứu kháng ung thư ruột và cũng thể hiện các tính chất dược động học có triển vọng [49].2 Hoạt tính kháng HIV Acid betulinic được cho là ức chế sự nhân bản của HIV-1 [30]. Dựa trên cấu trúc hóa học của nó, các dẫn xuất acid betulinic được báo cáo như là chất ức chế HIV-1 [31], HIV-protease [32] hoặc sao chép ngược [33] Fujoka et al. và cộng sự là những người tìm ra tác dụng của Acid betulinic giúp ức chế sự phát triển của virus HIV-1 [Journal of Medicinal Chemistry, 1996 Mar 1;39(5):1056-1068] 1.3 Các hoạt tính khác của acid betulinic - Chữa sốt rét, hạn chế phì đại tuyến tiền liệt - Chống viêm nhiễm, do đó người ta sử dụng acid betulinic trong các mỹ phẩm cao cấp và thuốc chăm sóc da đặc biệt.
Phần 1- Tổng Quan -5- Luận Văn Thạc Sĩ Nguyễn Như Tâm 1.2 Một số dẫn xuất acid betulinic và hoạt tính dược lý của dẫn xuất acid betulinic Kể từ khi một số dẫn xuất acid betulinic được cho là ức chế HIV-1 ở giai đoạn đầu của chu kỳ sống của virus, các hợp chất này có tiềm năng trở thành hoạt chất bổ sung hữu ích cho biện pháp hiện tại kháng HIV, chủ yếu dựa vào sự kết hợp của RT và chất ức chế protease Dẫn xuất acid betulinic có thể được tổng hợp bằng biến đổi đơn giản cấu trúc acid betulinic. Sử dụng các tác chất hoá học như acid chloride, anhydride, acetacte, amine hay chất vô cơ tạo ra dẫn xuất acid betulinic (Hashimoto, et a1. Pyridine được sử dụng làm dung môi, vì acid betulinic tan tốt trong pyridine. Phản ứng xảy ra ở nhiệt độ cao (115oC).
Sản phẩm được tách ra bằng cách rửa với nước, acid hoá, rửa bằng kiềm hoặc là lọc bằng phương pháp sắc ký cột với silica gel để làm tinh khiết sản phẩm (Hashimoto et al.1 Dẫn xuất Cyano của acid betulinic [54] Hình 1.2: Dẫn xuất cyano của acid betulinic Phần 1- Tổng Quan -6- Luận Văn Thạc Sĩ Nguyễn Như Tâm Betulinic acid và dẫn xuất cyano-betulinic acid (CN-BA) và cyano-betulinic acid-methyl (CN-BA-Me) đều có độc hại tế bào cao đối với tế bào ung thư tuỵ panc-28 và ung thư ruột kết SW480. Cả 3 hợp chất này chống lại sự phát triển tế bào ung thư với nồng độ tương ứng 1-5, 1-2. Trong đó, CN-BA thể hiện hoạt tính cao nhất.2 Dẫn xuất acid dihydrobetulinic Betulinic acid bị hydro hoá tạo thành Dihydrobetulinic acid (DHBA). DHBA được làm sạch bằng sắc ký cột trên silica gel (60 -120 mesh) và được xác định bằng phân tích phổ hồng ngoại, cộng hưởng từ hạt nhân 1H, 13C và phân tích khối phổ (MS).
Fujoka et al. [5] đã hydrogen hóa acid betulinic thu được dihydro acid betulinic có hoạt tính kháng HIV mạnh hơn acid betulinic, EC50 =0.9mM và SI = 14 Phần 1- Tổng Quan -7- Luận Văn Thạc Sĩ Nguyễn Như Tâm COOH HO Dihydro betulinic acid (DHBA) COOH O R: a COOH R-O O 5a-d b COOH O c COOH COOH O O COOH d R-O 6a-d Hình 1. DHBA là chất chống lại bệnh leishmania hiệu nghiệm, gây ra quá trình apoptosic bằng cách định vị chủ yếu topoisomerase DNA. DHBA mở ra hướng mới trong hình thành các loại thuốc điều trị bệnh leishmania.
Phần 1- Tổng Quan -8- Luận Văn Thạc Sĩ Nguyễn Như Tâm Kashiwada et al. Các hợp chất 1 và 3 được sử lý với 3, 3-dimethylglutaric anhydride và diglycolic anhydride trong pyridine với sự hiện diện của 4- (dimethylamino) pyridine để thu được các dẫn xuất 3-Oacyl tương ứng 3-O-(2’, 2’- dimethylsuccinyl) và 3-O-(3’, 3’-dimethylsuccinyl) (5c, 5d, 6c and 6d). Ngược lại, tương tự xử lý các hợp chất 1 và 3 với dimethylsuccinic anhydride thu được hỗn hợp các dẫn xuất 5a và 5b và các dẫn xuất dihydro betulinic acid (6a and 6b) tương ứng. Các khảo nghiệm kháng HIV chỉ ra rằng các hoạt chất 5b và 6a là vô cùng mạnh trong các tế bào lympho bị nhiễm H9 cấp tính với các giá trị EC<3.5 x 10-4 mM và giá trị SI lần lượt > 20.
Còn các hợp chất 5a và 5c thể hiện hoạt tính kháng HIV với giá trị EC50 lần lượt là 2,7 và 0,56 mM và SI là 5,9 và 13,8.
