TỔNG HỢP VÀ ĐỘC TÍNH TẾ BÀO CỦA CÁC DẪN XUẤT DITHIAETHER

Tổng hợp các dẫn xuất dithiaether và đánh giá khả năng gây độc tế bào. Nghiên cứu tiềm năng ứng dụng trong lĩnh vực dược phẩm và y sinh học.

• Tác giả: Đỗ Thảo Thuyên
• Người hướng dẫn: PGS. Lê Tuấn Anh
• Trường học: Hanoi University of Science
• Chuyên ngành: Hóa học hữu cơ
• Đề tài: Tổng Hợp và Độc Tính Tế Bào của Các Dẫn Xuất Dithiaether
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• ACKNOWLEDGEMENTS
• TABLE OF CONTENT
• 1. INTRODUCTION
• 2. Crown ether containing piperidone and pyridine heterocyclic
• 3. Multicomponent condensation reaction
• 4. Hantzsch dihydropyridine synthesis
• 5. Synthesis of acyclic dithiaether derivatives
• 6. Synthesis of 1,5-bis(2-formylphenthio)-3-oxapentane (3)
• 7. Synthesis of 1,5-bis(2-acetylphenthio)-3-oxapentane (5)
• 8. Synthesis of cyclic dithiaether derivatives
• 9. Synthesis dithiaether derivatives containing 2,6-diaryl-piperidin-4-one (7a-c)
• 10. Synthesis of dithiaether derivatives containing γ-aryl-pyridine (9a-e)
• 11. RESULTS AND DISCUSSIONS
• 11.1. Synthesis of Thiopodand derivatives 3, 5
• 11.2. Synthesis of thiacrown ethers derivatives 7a-d
• 11.3. Synthesis of thiacrown ethers derivatives 9a-e
• 11.4. Biological evaluation of dithiaether derivatives
• LIST OF FIGURES
• LIST OF SCHEMES
• LIST OF TABLE
• LIST OF ABBREVIATION
• 1. INTRODUCTION
• 1.1. Podands
• 1.2. Classes of cyclic and acyclic ligands
• 1.3. Thiopodand
• 1.4. Crownether
• 1.5. Crown Ether Containing Piperidone and Pyridine Heterocyles
• 1.6. Thiacrown ether
• 1.7. Multicomponent Condensation Reaction

Tóm tắt

I. Tổng Quan Dẫn Xuất Dithiaether và Độc Tính Tế Bào Cần Biết

Dẫn xuất dithiaether đang thu hút sự quan tâm lớn nhờ tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, từ sinh học đến hóa học supramolecular, vật liệu mới, y học và công nghiệp hóa chất. Đặc biệt, việc kết hợp nhóm piperidone hoặc pyridine vào cấu trúc thiacrown ether có thể gia tăng đáng kể hoạt tính sinh học của các dẫn xuất này. Nghiên cứu này tập trung vào tổng hợp các dẫn xuất dithiaether, bao gồm athiapodand và thiacrown ether chứa piperidone hoặc pyridine, đồng thời đánh giá độc tính tế bào của chúng. Dựa trên các tài liệu tham khảo nền tảng và quá trình chuẩn bị các hợp chất ban đầu, luận văn này mô tả quá trình tổng hợp các dẫn xuất dithiaether. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra tiềm năng to lớn của thiacrown ether trong việc tạo ra các hợp chất có hoạt tính sinh học.

1.1. Podand và Khả Năng Tạo Phức Với Kim Loại

Podand là một họ các phối tử đa chức tuyến tính, bao gồm các polyether mạch hở. Thuật ngữ “podand” được Vogtle và Weber giới thiệu vào năm 1979, xuất phát từ sự kết hợp giữa “pod” (có chân) và phối tử. Podand có khả năng 'quấn quanh', cho phép chúng điều chỉnh kích thước phù hợp trong quá trình tạo phức với các cation kim loại hoặc phân tử trung hòa. Điều này có được nhờ cấu trúc đặc biệt của chúng, với các nguyên tử cho linh hoạt chứa chuỗi và vị trí thụ thể podand, có thể tạo phức với nhiều cation, từ kim loại kiềm và kiềm thổ đến các kim loại chuyển tiếp khác nhau. Ví dụ, monensin 1 và lasalocid 2 là các podand có trong tự nhiên.

1.2. Thiacrown Ether và Ưu Điểm So Với Crown Ether Truyền Thống

Thiacrown ether thu được bằng cách thay thế các nguyên tử oxy trong crown ether bằng lưu huỳnh. Điều này có ảnh hưởng sâu sắc đến khả năng phối vị của chúng, do độ âm điện thấp hơn và do đó làm tăng tính bazơ Lewis của lưu huỳnh. Phương pháp cổ điển để tổng hợp các sulfide vòng lớn với bốn nguyên tử lưu huỳnh từ 5 và 6 lần đầu tiên được mô tả vào năm 1967. Trong số các dẫn xuất polyether tuyến tính, các podand chứa lưu huỳnh đã được tổng hợp và ứng dụng trong kỹ thuật hóa học làm phối tử để tách kim loại kiềm, kiềm thổ và chuyển tiếp. Đặc biệt, để bảo vệ môi trường, thiopodand được khai thác để loại bỏ thủy ngân khỏi nước.

II. Thách Thức Trong Đánh Giá Độc Tính Tế Bào Dẫn Xuất Dithiaether

Mặc dù crown ether có nhiều ứng dụng tiềm năng, nhưng các nghiên cứu về độc tính tế bào của chúng còn hạn chế. Pyridine và piperidone là các hợp chất tự nhiên được sử dụng rộng rãi trong dược phẩm. Việc kết hợp piperidone hoặc pyridine vào cấu trúc crown ether đã mở ra hướng đi mới trong việc phát triển các hợp chất có hoạt tính sinh học. Tuy nhiên, việc đánh giá một cách toàn diện độc tính tế bào của các dẫn xuất này, đặc biệt là các dẫn xuất dithiaether, vẫn còn là một thách thức lớn. Cần có các phương pháp đánh giá chính xác và đáng tin cậy để xác định tiềm năng độc tính của chúng đối với các loại tế bào khác nhau, bao gồm cả tế bào ung thư và tế bào thường.

2.1. Sự Cần Thiết Của Các Phương Pháp Đánh Giá Độc Tính In Vitro

Để đánh giá độc tính tế bào của các dẫn xuất dithiaether một cách hiệu quả, cần sử dụng các phương pháp in vitro đáng tin cậy. Các phương pháp này cho phép đánh giá tác động của các hợp chất lên tế bào trong môi trường kiểm soát, giúp xác định nồng độ gây độc, cơ chế gây độc và tính chọn lọc của chúng đối với các loại tế bào khác nhau. Các phương pháp thường được sử dụng bao gồm MTT assay, SRB assay, và LDH assay, cho phép đo lường các chỉ số khác nhau của độc tính tế bào, chẳng hạn như khả năng sống sót của tế bào, sự tăng sinh và tính toàn vẹn của màng tế bào.

2.2. Vai Trò Của Nghiên Cứu SAR Structure Activity Relationship

Nghiên cứu về mối quan hệ giữa cấu trúc và hoạt tính (SAR) đóng vai trò quan trọng trong việc hiểu rõ ảnh hưởng của cấu trúc hóa học đến độc tính tế bào của các dẫn xuất dithiaether. Bằng cách thay đổi các nhóm chức năng trên cấu trúc phân tử và đánh giá tác động của chúng đến độc tính, có thể xác định các yếu tố cấu trúc quan trọng ảnh hưởng đến hoạt tính sinh học. Thông tin này có thể được sử dụng để thiết kế và tổng hợp các dẫn xuất dithiaether có độc tính thấp hơn hoặc có tính chọn lọc cao hơn đối với tế bào ung thư.

III. Cách Tổng Hợp Dẫn Xuất Dithiaether Quy Trình và Bí Quyết

Việc tổng hợp các dẫn xuất dithiaether đòi hỏi quy trình hóa học phức tạp, bao gồm nhiều bước phản ứng khác nhau. Các phương pháp tổng hợp khác nhau có thể được sử dụng để tạo ra các dẫn xuất dithiaether với cấu trúc và tính chất khác nhau. Quá trình tổng hợp cần được tối ưu hóa để đạt hiệu suất cao, độ tinh khiết cao và giảm thiểu sự hình thành các sản phẩm phụ không mong muốn. Việc lựa chọn các chất xúc tác và điều kiện phản ứng phù hợp cũng đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo thành công của quá trình tổng hợp. Trong luận văn này, các phương pháp tổng hợp dithiaether, bao gồm athiapodand và thiacrown ether, được mô tả chi tiết.

3.1. Tổng Hợp Thiopodand Từ Nguyên Liệu Đến Sản Phẩm

Thiopodand thu được bằng cách thay thế các nguyên tử oxy bằng các nguyên tử lưu huỳnh. Các thiopodand có thể được tổng hợp từ các nguyên liệu ban đầu khác nhau, chẳng hạn như dihalide và dithiol. Điều kiện phản ứng cũng ảnh hưởng đến hiệu suất và độ chọn lọc của phản ứng. Các thiopodand được tổng hợp và ứng dụng làm phối tử để tách kim loại kiềm, kiềm thổ và chuyển tiếp. Đặc biệt, để bảo vệ môi trường, thiopodand được khai thác để loại bỏ thủy ngân khỏi nước.

3.2. Tổng Hợp Thiacrown Ether Chứa Piperidone Hoặc Pyridine

Việc kết hợp piperidone hoặc pyridine vào cấu trúc thiacrown ether đòi hỏi quy trình tổng hợp đặc biệt. Quá trình này thường bao gồm phản ứng ngưng tụ đa thành phần (MCR) để tạo ra cấu trúc vòng crown ether, sau đó là các bước biến đổi hóa học để gắn nhóm piperidone hoặc pyridine vào vòng. Việc lựa chọn các điều kiện phản ứng phù hợp là rất quan trọng để đảm bảo sự hình thành của sản phẩm mong muốn và tránh các phản ứng phụ không mong muốn. Các phản ứng MCR đã thu hút sự quan tâm lớn do hiệu quả của chúng trong việc lắp ráp các hợp chất dị vòng phức tạp trong một bước tổng hợp duy nhất.

IV. Phương Pháp Đánh Giá Độc Tính Tế Bào Của Dẫn Xuất Dithiaether

Đánh giá độc tính tế bào là bước quan trọng để xác định tính an toàn và tiềm năng ứng dụng của các dẫn xuất dithiaether. Các phương pháp đánh giá khác nhau có thể được sử dụng, bao gồm các phương pháp in vitro và in vivo. Các phương pháp in vitro cho phép đánh giá tác động của các hợp chất lên tế bào trong môi trường kiểm soát, trong khi các phương pháp in vivo cho phép đánh giá tác động của các hợp chất lên cơ thể sống. Kết quả đánh giá độc tính tế bào cung cấp thông tin quan trọng để xác định nồng độ an toàn, cơ chế gây độc và tính chọn lọc của các dẫn xuất dithiaether.

4.1. Đánh Giá Độc Tính In Vitro Bằng MTT Assay và Các Phương Pháp Khác

MTT assay là một phương pháp phổ biến để đánh giá độc tính tế bào in vitro. Phương pháp này dựa trên việc đo lường hoạt động của enzyme dehydrogenase trong tế bào sống, cho phép xác định tỷ lệ tế bào sống sót sau khi tiếp xúc với các dẫn xuất dithiaether. Ngoài MTT assay, các phương pháp khác như SRB assay và LDH assay cũng có thể được sử dụng để đánh giá các khía cạnh khác nhau của độc tính tế bào, chẳng hạn như sự tăng sinh và tính toàn vẹn của màng tế bào.

4.2. Đánh Giá Độc Tính In Vivo Trên Mô Hình Động Vật

Đánh giá độc tính in vivo trên mô hình động vật cung cấp thông tin quan trọng về tác động của các dẫn xuất dithiaether lên cơ thể sống. Các nghiên cứu in vivo cho phép đánh giá tác động của các hợp chất lên các cơ quan khác nhau, chức năng sinh lý và sự phát triển của động vật. Kết quả đánh giá độc tính in vivo giúp xác định liều lượng an toàn, tác dụng phụ tiềm ẩn và đường hấp thu của các dẫn xuất dithiaether.

V. Ứng Dụng và Kết Quả Nghiên Cứu Độc Tính Tế Bào Dẫn Xuất Dithiaether

Các dẫn xuất dithiaether có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là trong y học và dược phẩm. Một số dẫn xuất dithiaether đã được chứng minh là có hoạt tính kháng ung thư, kháng khuẩn và kháng viêm. Tuy nhiên, cần có thêm nhiều nghiên cứu để đánh giá một cách toàn diện tiềm năng ứng dụng và tính an toàn của các dẫn xuất dithiaether. Kết quả nghiên cứu về độc tính tế bào cung cấp thông tin quan trọng để phát triển các loại thuốc và phương pháp điều trị mới dựa trên các dẫn xuất dithiaether.

5.1. Hoạt Tính Kháng Ung Thư Tiềm Năng Của Dẫn Xuất Dithiaether

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng một số dẫn xuất dithiaether có hoạt tính kháng ung thư tiềm năng. Các hợp chất này có thể ức chế sự phát triển của tế bào ung thư, gây ra quá trình chết theo chương trình (apoptosis) và ngăn chặn sự di căn. Tuy nhiên, cần có thêm nhiều nghiên cứu để xác định cơ chế tác động, tính chọn lọc và hiệu quả của các dẫn xuất dithiaether trong điều trị ung thư.

5.2. Ứng Dụng Khác Của Dẫn Xuất Dithiaether Trong Y Học

Ngoài hoạt tính kháng ung thư, các dẫn xuất dithiaether cũng có tiềm năng ứng dụng trong điều trị các bệnh khác. Một số hợp chất đã được chứng minh là có hoạt tính kháng khuẩn, kháng viêm và kháng virus. Các dẫn xuất dithiaether cũng có thể được sử dụng làm chất mang thuốc, chất xúc tác trong các phản ứng hóa học và chất tạo phức trong các ứng dụng phân tích.

VI. Tương Lai Nghiên Cứu và Phát Triển Dẫn Xuất Dithiaether Hướng Đi Mới

Nghiên cứu và phát triển các dẫn xuất dithiaether vẫn còn nhiều tiềm năng để khám phá. Các hướng đi mới trong tương lai bao gồm việc tổng hợp các dẫn xuất dithiaether có cấu trúc phức tạp hơn, đánh giá độc tính tế bào trên các loại tế bào khác nhau và phát triển các phương pháp điều trị mới dựa trên các dẫn xuất dithiaether. Việc hợp tác giữa các nhà khoa học trong các lĩnh vực khác nhau, chẳng hạn như hóa học, sinh học và y học, là rất quan trọng để thúc đẩy sự phát triển của lĩnh vực này.

6.1. Phát Triển Các Dẫn Xuất Dithiaether Ít Độc Tính Hơn

Một trong những mục tiêu quan trọng trong tương lai là phát triển các dẫn xuất dithiaether ít độc tính hơn. Điều này có thể đạt được bằng cách thay đổi cấu trúc hóa học của các hợp chất, sử dụng các phương pháp tổng hợp thân thiện với môi trường và đánh giá độc tính tế bào trên các loại tế bào khác nhau.

6.2. Nghiên Cứu Lâm Sàng Về Dẫn Xuất Dithiaether

Trong tương lai, cần có các nghiên cứu lâm sàng để đánh giá hiệu quả và tính an toàn của các dẫn xuất dithiaether trong điều trị bệnh ở người. Các nghiên cứu lâm sàng sẽ cung cấp thông tin quan trọng về liều lượng, tác dụng phụ và tương tác thuốc của các dẫn xuất dithiaether.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh phát triển mạnh mẽ của hóa học hữu cơ và ứng dụng trong y sinh, các hợp chất macrocyclic như crown ethers và các dẫn xuất chứa lưu huỳnh (thiacrown ethers) ngày càng thu hút sự quan tâm do tính đa dạng về cấu trúc và tiềm năng sinh học. Theo ước tính, các hợp chất crown ethers có khả năng tạo phức với các ion kim loại kiềm và kiềm thổ với độ chọn lọc cao, đồng thời thể hiện hoạt tính sinh học như kháng khuẩn, kháng nấm và chống ung thư. Tuy nhiên, việc thay thế nguyên tử oxy bằng lưu huỳnh trong vòng crown ethers tạo ra các dẫn xuất thiacrown ethers với khả năng phối trí ion kim loại mềm tốt hơn, mở rộng ứng dụng trong hóa sinh và dược phẩm.

Luận văn tập trung vào tổng hợp và đánh giá hoạt tính sinh học của các dẫn xuất dithiaether, bao gồm thiopodand và thiacrown ethers chứa vòng piperidone hoặc pyridine. Mục tiêu nghiên cứu là phát triển quy trình tổng hợp hiệu quả các hợp chất này bằng phản ứng ngưng tụ đa thành phần (MCRs), đồng thời khảo sát hoạt tính độc tế bào trên các dòng tế bào ung thư người phổ biến như Hep-G2, MCF-7, RD, Lu-1 và HeLa. Nghiên cứu được thực hiện tại phòng thí nghiệm Hóa tổng hợp hữu cơ, Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội trong năm 2022.

Ý nghĩa của nghiên cứu thể hiện qua việc cung cấp các hợp chất mới có cấu trúc đa dạng, tiềm năng ứng dụng trong phát triển thuốc chống ung thư và các liệu pháp sinh học khác. Các chỉ số sinh học như IC50 được xác định cụ thể, ví dụ hợp chất thiopodand 74 có IC50 khoảng 2 µM trên dòng tế bào Hep-G2, cho thấy hiệu quả ức chế tế bào ung thư đáng kể. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào tổng hợp các dẫn xuất dithiaether với cấu trúc piperidone và pyridine, mở rộng hiểu biết về mối liên hệ cấu trúc - hoạt tính sinh học của các hợp chất macrocyclic chứa lưu huỳnh.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Hóa học macrocyclic và phối trí ion: Crown ethers và thiacrown ethers là các hợp chất macrocyclic có khả năng tạo phức với ion kim loại nhờ cấu trúc vòng chứa các nguyên tử cho electron như oxy hoặc lưu huỳnh. Sự thay thế oxy bằng lưu huỳnh làm tăng tính Lewis base mềm, cải thiện khả năng phối trí với các ion kim loại chuyển tiếp và kim loại nặng.

• Phản ứng ngưng tụ đa thành phần (Multicomponent Reactions - MCRs): Phản ứng MCRs cho phép tổng hợp các hợp chất phức tạp trong một bước duy nhất từ ba hoặc nhiều thành phần phản ứng, giúp tiết kiệm thời gian, tăng hiệu suất và chọn lọc sản phẩm. Các phản ứng Mannich, Petrenko-Kritschenko và Hantzsch được áp dụng để tạo vòng piperidone và pyridine trong cấu trúc thiacrown ethers.

• Khái niệm về podands và thiopodands: Podands là các ligand đa điểm dạng chuỗi mở, có khả năng phối trí ion linh hoạt. Thay thế oxy bằng lưu huỳnh tạo thành thiopodands với tính chất phối trí khác biệt, được ứng dụng trong xử lý môi trường và hóa học phân tích.

• Khái niệm về hoạt tính sinh học và độc tính tế bào: Đánh giá hoạt tính cytotoxic dựa trên chỉ số IC50 (nồng độ ức chế 50% tế bào), giúp xác định tiềm năng ứng dụng của các hợp chất trong điều trị ung thư.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Dữ liệu tổng hợp được thu thập từ các thí nghiệm tổng hợp hóa học tại phòng thí nghiệm Hóa tổng hợp hữu cơ, Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội; đánh giá hoạt tính sinh học tại Viện Hợp chất Tự nhiên và Viện Hóa học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.

• Phương pháp tổng hợp: Các dẫn xuất dithiaether được tổng hợp qua phản ứng ngưng tụ đa thành phần, sử dụng các tiền chất như bis-(2-mercaptoethyl) ether, ketone hoặc aldehyde tương ứng, ammonium acetate làm nguồn ammonia, dung môi DMSO hoặc ethanol, và xúc tác axit acetic. Quy trình được tối ưu hóa về nhiệt độ (110-120 °C) và thời gian (15-17 giờ) để đạt hiệu suất cao nhất (từ 23% đến 60%).

• Phân tích cấu trúc: Sử dụng phổ NMR (^1H, ^13C), phổ IR, khối phổ HRMS và phân tích tinh thể đơn bằng tia X để xác định cấu trúc và độ tinh khiết của các hợp chất.

• Đánh giá hoạt tính sinh học: Thử nghiệm độc tính tế bào in vitro trên 5 dòng tế bào ung thư người (Hep-G2, MCF-7, RD, Lu-1, HeLa) và dòng tế bào bình thường Vero. Phương pháp đo tỷ lệ sống sót tế bào dựa trên nồng độ IC50 được xác định bằng các xét nghiệm chuẩn.

• Cỡ mẫu và chọn mẫu: Mỗi hợp chất được thử nghiệm trên các dòng tế bào với nhiều nồng độ khác nhau để xác định hiệu quả ức chế. Các mẫu được chọn dựa trên cấu trúc đại diện cho nhóm thiopodand, thiacrown chứa piperidone và pyridine.

• Timeline nghiên cứu: Tổng hợp và phân tích cấu trúc trong vòng 6 tháng đầu năm 2022; đánh giá hoạt tính sinh học trong 3 tháng tiếp theo; tổng hợp báo cáo và luận văn hoàn thiện trong quý cuối năm 2022.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Tổng hợp thành công các dẫn xuất dithiaether: Các hợp chất thiopodand 74 và 76 được tổng hợp với hiệu suất lần lượt 60% và 52%. Các thiacrown ethers chứa piperidone (78a-d) và pyridine (80a-e) được tổng hợp với hiệu suất từ 23% đến 43%. Ví dụ, hợp chất 78a thu được với hiệu suất 35%, 80b đạt 43%.

2. Xác định cấu trúc chính xác: Phổ NMR và IR cho thấy sự hiện diện của nhóm carbonyl C=O ở khoảng 1700 cm^-1 trong các hợp chất chứa piperidone, trong khi các hợp chất chứa pyridine không có tín hiệu carbonyl, chứng tỏ sự chuyển hóa thành vòng pyridine. Phân tích tinh thể đơn của hợp chất 80e xác nhận cấu trúc và kích thước khoang nội bộ khoảng 5 Å.

3. Hoạt tính cytotoxic trên tế bào ung thư: Hợp chất thiopodand 74 thể hiện khả năng ức chế mạnh trên các dòng tế bào Hep-G2, RD và MCF-7 với IC50 khoảng 2 µM, tương đương với hiệu quả của thuốc chuẩn Taxol (IC50 = 0.43 µM). Trong nhóm thiacrown ethers, chỉ có hợp chất 78c với chuỗi alkyl cồng kềnh cho kết quả tích cực, ức chế tế bào Hep-G2 và MCF-7 với IC50 khoảng 23 µM. Các hợp chất 80a-e chứa pyridine không có hoạt tính cytotoxic đáng kể.

4. Tính chọn lọc và độc tính: Hợp chất 78c cũng cho thấy tác động trên tế bào Vero bình thường, cho thấy cần nghiên cứu thêm về tính chọn lọc và độc tính ngoài mục tiêu.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân của sự khác biệt hoạt tính giữa các hợp chất có thể liên quan đến cấu trúc vòng và nhóm thế. Việc có nhóm piperidone trong vòng thiacrown ethers làm tăng khả năng tương tác với các mục tiêu sinh học, trong khi vòng pyridine không tạo ra hiệu quả tương tự. Kết quả phù hợp với các nghiên cứu trước đây cho thấy các hợp chất chứa lưu huỳnh và vòng piperidone có tiềm năng chống ung thư.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ cột so sánh IC50 của các hợp chất trên từng dòng tế bào, hoặc bảng tổng hợp phần trăm sống sót tế bào ở các nồng độ khác nhau. So sánh với các nghiên cứu khác, hiệu suất tổng hợp và hoạt tính sinh học của các dẫn xuất dithiaether trong nghiên cứu này tương đối cao, mở ra hướng phát triển thuốc mới.

Ý nghĩa của nghiên cứu nằm ở việc phát triển quy trình tổng hợp hiệu quả, cung cấp các hợp chất mới có cấu trúc đa dạng và tiềm năng ứng dụng trong điều trị ung thư. Đồng thời, nghiên cứu góp phần làm rõ mối liên hệ cấu trúc - hoạt tính của các hợp chất macrocyclic chứa lưu huỳnh.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Tối ưu hóa cấu trúc hợp chất: Tiếp tục biến đổi nhóm thế trên vòng piperidone để nâng cao hoạt tính cytotoxic và tăng tính chọn lọc đối với tế bào ung thư, giảm độc tính trên tế bào bình thường. Thời gian thực hiện 12-18 tháng, do các nhóm nghiên cứu hóa hữu cơ đảm nhiệm.

2. Mở rộng đánh giá sinh học: Thực hiện các thử nghiệm in vivo trên mô hình động vật để đánh giá hiệu quả và an toàn của các hợp chất tiềm năng như 74 và 78c. Thời gian 6-12 tháng, phối hợp với các phòng thí nghiệm sinh học và dược lý.

3. Phát triển quy trình tổng hợp quy mô lớn: Nghiên cứu điều kiện tổng hợp thân thiện môi trường, tăng hiệu suất và giảm chi phí sản xuất các dẫn xuất dithiaether. Thời gian 12 tháng, do các nhóm công nghệ hóa học thực hiện.

4. Khảo sát cơ chế tác động: Sử dụng các kỹ thuật phân tử và sinh học phân tử để làm rõ cơ chế ức chế tế bào của các hợp chất, từ đó hỗ trợ thiết kế thuốc hiệu quả hơn. Thời gian 12-24 tháng, phối hợp giữa hóa học và sinh học phân tử.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Nhà nghiên cứu hóa học hữu cơ: Có thể ứng dụng quy trình tổng hợp và dữ liệu cấu trúc để phát triển các hợp chất macrocyclic mới, mở rộng nghiên cứu về hợp chất chứa lưu huỳnh.

2. Chuyên gia dược học và dược lý: Sử dụng kết quả đánh giá hoạt tính cytotoxic để phát triển thuốc chống ung thư dựa trên các dẫn xuất dithiaether, đồng thời nghiên cứu cơ chế tác động.

3. Nhà công nghệ hóa học: Áp dụng quy trình tổng hợp đa thành phần hiệu quả để sản xuất quy mô lớn các hợp chất macrocyclic, tối ưu hóa điều kiện phản ứng và giảm chi phí.

4. Sinh viên và học giả ngành hóa học và dược học: Tham khảo phương pháp nghiên cứu, kỹ thuật phân tích cấu trúc và đánh giá sinh học để phục vụ học tập và nghiên cứu khoa học.

Câu hỏi thường gặp

1. Dithiaether là gì và tại sao quan trọng trong nghiên cứu này?
   Dithiaether là hợp chất chứa hai nguyên tử lưu huỳnh trong cấu trúc ether. Chúng có khả năng phối trí ion kim loại mềm và tiềm năng sinh học cao, đặc biệt trong điều trị ung thư và kháng khuẩn.

2. Phản ứng ngưng tụ đa thành phần (MCR) có ưu điểm gì?
   MCR cho phép tổng hợp các hợp chất phức tạp trong một bước duy nhất, tiết kiệm thời gian, tăng hiệu suất và giảm chi phí so với phương pháp truyền thống nhiều bước.

3. Tại sao chỉ một số hợp chất thiacrown ethers có hoạt tính cytotoxic?
   Hoạt tính phụ thuộc vào cấu trúc vòng và nhóm thế. Các hợp chất chứa piperidone có khả năng tương tác sinh học tốt hơn so với vòng pyridine, dẫn đến hiệu quả ức chế tế bào cao hơn.

4. Các hợp chất này có độc tính trên tế bào bình thường không?
   Một số hợp chất như 78c có tác động trên tế bào Vero bình thường, do đó cần nghiên cứu thêm để cải thiện tính chọn lọc và giảm độc tính.

5. Nghiên cứu này có thể ứng dụng thực tiễn như thế nào?
   Các dẫn xuất dithiaether có thể được phát triển thành thuốc chống ung thư mới hoặc chất cảm biến sinh học, đồng thời mở rộng ứng dụng trong hóa học phân tích và xử lý môi trường.

Kết luận

• Đã tổng hợp thành công 9 dẫn xuất dithiaether chứa piperidone và pyridine với hiệu suất từ 23% đến 60%.
• Hợp chất thiopodand 74 và thiacrown ether 78c thể hiện hoạt tính cytotoxic đáng kể trên các dòng tế bào ung thư Hep-G2 và MCF-7 với IC50 lần lượt khoảng 2 µM và 23 µM.
• Phân tích cấu trúc bằng NMR, IR, HRMS và tinh thể đơn xác nhận cấu trúc các hợp chất, góp phần xây dựng dữ liệu cho nhóm hợp chất macrocyclic chứa lưu huỳnh.
• Kết quả nghiên cứu mở ra hướng phát triển thuốc chống ung thư dựa trên các dẫn xuất dithiaether và đề xuất các nghiên cứu tiếp theo về tối ưu hóa cấu trúc, đánh giá in vivo và cơ chế tác động.
• Khuyến khích các nhà nghiên cứu và chuyên gia trong lĩnh vực hóa học hữu cơ, dược học và công nghệ hóa học tham khảo và ứng dụng kết quả nghiên cứu này.

Tiếp tục nghiên cứu mở rộng cấu trúc và đánh giá sinh học, đồng thời phát triển quy trình tổng hợp thân thiện môi trường để ứng dụng trong công nghiệp dược phẩm.

Trích đoạn nội dung tài liệu

VIETNAM NATIONAL UNIVERSITY, HANOI OF VIETNAM HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE --------------------- DO THAO THUYEN SYNTHESIS AND CYTOTOXICITY OF DITHIAETHER DERIVATIVES MASTER THESIS Hanoi - 2022 VIETNAM NATIONAL UNIVERSITY, HANOI OF VIETNAM HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE --------------------- DO THAO THUYEN SYNTHESIS AND CYTOTOXICITY OF DITHIAETHER DERIVATIVES Major: Organic Chemistry Major number: 8440112.02 MASTER THESIS SUPERVISOR: ASSOC. LE TUAN ANH Hanoi - 2022 ACKNOWLEDGEMENTS This research is carried out in Organic Synthesis Lab 2, Faculty ofChemistry, VNU University of Science, Vietnam National University, Hanoi. I would like to express my sincere gratitude to my supervisors Assoc. Le Tuan Anh for your advice, guidance and enthusiatically supporting me during the course of this research.

I am extremely grateful that you took me on as a student and have a faith in me. Thank you to Prof. Peter Huy who spent time reading and giving me a lot of advices. I have benefited greatly from your wealth of knowledge and meticulous editing.

Thank you to Assoc. Tran Thi Thanh Van and Dr. Dao Thi Nhung for encouragement and sharing evaluable experience to me. Thank you to all my colleagues and colaborators who were always willing to help me during the experimental process as well as in my difficult time.

Most importantly, I am gratefull for my family’s unconditional, unequivocal and loving support. TABLE OF CONTENT INTRODUCTION. Crown ether containing piperidone and pyridine heterocyclic …………. Multicomponent condensation reaction.

Hantzsch dihydropyridine synthesis……………………………………. Synthesis of acyclic dithiaether derivatives. Synthesis of 1,5- bis(2-formylphenthio)-3-oxapentane (3). Synthesis of 1,5-bis(2-acetylphenthio)-3-oxapentane (5).

Synthesis of cyclic dithiaether derivatives. Synthesis dithiaether derivatives containing 2,6-diaryl-piperidin-4-one (7a-c). Synthesis of dithiaether derivatives containing γ-aryl-pyridine (9a-e). RESULTS AND DISCUSSIONS.

Synthesis of Thiopodand derivatives 3, 5. Synthesis of thiacrown ethers derivatives 7a-d. Synthesis of thiacrown ethers derivatives 9a-e. Biological evaluation of dithiaether derivatives.46 LIST OF FIGURES Figure 1.

Classes of cyclic and acyclic ligands. Some podands are found in nature. Examples of monopodands. Examples of crown ether.

Dialkyldiaza-18-crown-6 lariat ethers. crown ether ligands were synthezied by Yildiz and co-workers. Pyridine-containing macrocycles exhibiting toxicity to bacteria and fungi. (γ-arylpyridino)dibenzoaza-14-crown-4 ether and cytotoxic activity.

(γ-piperidono)- 1,7-diaza-14-crown-4 ethers and cytotoxic activities. Exemplary thia crown ether (thio-18-crown-5-ether). Thiacrown ether 31 and 32. Macrocyclic thioether–esters 33.

Comparison of ordinary sequential syntheses wirth MCRs. The structure fomular of compound 78a-c. Molecular structure of azacrown-thioether 80e in the representation of atoms by anisotropic displacement ellipsoids. 36 LIST OF SCHEMES Scheme 1.

The synthesis of 1,4,8,11-Tctrathiacyclotetradecane 11. General reaction synthesis off thiacrown ether. Synthesis of thia benzo-crown ethers according to Schneider and co- workers. Examples of MCRs developed over the decades.

Example for a Mannich reaction. General scheme for the Petrenko-Kritschenko piperidone synthesis. Gerneral scheme for the Hantzch reaction. Hantzch reaction in the synthesis poyridine-containing crown ether.

Target structures and synthsis plan for the current work. Synthesis of 1,5- bis(2-formylphenthio)-3-oxapentane 74. Synthesis of 1,5-bis(2-acetylphenthio)-3-oxapentane 76. Synthesis of dithiacrown ether 78a.

Synthesis of dithiacrown ether 78b. Synthesis of dithiacrown ether 78c. Synthesis of dithiacrown ether 78d. Synthesis of dithiacrown ether 80a.

Synthesis of dithiacrown ether 80b. Synthesis of dithiacrown ether 80c. Synthesis of dithiacrown ether 80d. Synthesis of dithiacrown ether 80e.

General synthesis of thiopodand derivatives 74 and 76. General synthesis of thiacrown ether 78a-d .3 The suggested pathway to synthesis of thiacrown ethers 78a-c. The reaction of dialdehyde 74 with benzyl acetoacetate 78d. The suggested mechnism for the formation of compound 78d.

General synthesis of thiacrown ether 80a-e .35 LIST OF TABLE Table 3. The percent of cell survival induced by compounds 74, 76. Results of IC50 tests of compound 74. The percent of cell survival induced by compounds 78a-d.

Result of IC50 test of compound 78c. The percent of cell survival induced by compounds 80a-e .39 LIST OF ABBREVIATION Notion Meaning Comp.