Tổng hợp dẫn xuất coumarin mới áp dụng trong phân tích trắc quang : Báo cáo tổng kết đề tài khoa học cấp Trường

BỘ CÔNG THƯƠNG

ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC

KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG

Tên đề tài:

TỔNG HỢP DẪN XUẤT COUMARIN MỚI ÁP DỤNG

TRONG PHÂN TÍCH TRẮC QUANG

Mã số đề tài : 21/1HHSV04

Chủ nhiệm đề tài : LÊ THỊ THANH TRÚC

Đơn vị thực hiện : KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 28 tháng 4 năm 2022

1

LỜI CÁM ƠN

Đầu tiên, nhóm chúng em xin được gửi lời cảm ơn đến Ban Giám Hiệu Trường

Đại học Công nghiệp Tp.HCM đã tạo điều kiện và cung cấp nguồn kinh phí để

chúng em có thể thực hiện đề tài nghiên cứu khoa học này.

Chúng em xin được gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới Thầy PGS.TS.Trần

Nguyễn Minh Ân-Giáo viên hướng dẫn đã nhiệt tình giúp đỡ, hướng dẫn, chỉnh sửa,

giải đáp thắc mắc cũng như khó khăn mà nhóm gặp phải trong quá trình nghiên cứu

và hoàn thành đề tài này.

Bên cạnh đó, nhóm chúng em cũng lời cảm ơn tới Khoa Công nghệ Hóa học đã tạo

điều kiện cơ sở vật chất cũng như máy móc và trang thiết bị để chúng em có thể

hoàn thành để tài nghiên cứu này.

Tuy nhiên, với sự cố gắng và nỗ lực hết sức trong quá trình thực hiện đề tài này

nhưng không tránh khỏi những thiếu sót. Nhóm nghiên cứu kính mong hội đồng

khoa học, các chuyên gia, những người quan tâm đến đề tài có những ý kiến đóng

góp, giúp đỡ để đề tài được hoàn thiện hơn.

Cuối cùng, chúng em xin chúc quý thầy cô thật nhiều sức khỏe để tiếp tục cống

hiến hết mình cho sự nghiệp giáo dục.

Tp.HCM, ngày 28 tháng 4 năm 2022

Nhóm nghiên cứu

2

PHẦN I. THÔNG TIN CHUNG

I. Thông tin tổng quát

1.1. Tên đề tài: Tổng hợp dẫn xuất coumarin mới áp dụng trong phân tích trắc

quang

1.2. Mã số: 21/1HHSV04

1.3. Danh sách chủ trì, thành viên tham gia thực hiện đề tài

TT Họ và tên

(học hàm, học vị)

Đơn vị công tác Vai trò thực hiện đề tài

1 Lê Thị Thanh Trúc Khoa Công nghệ Hóa

học

Chủ nhiệm đề tài

2 Nguyễn Ngọc Hân Khoa Công nghệ Hóa

học

Thành viên

3 Bùi Hoàng Linh Chi Khoa Công nghệ Hóa

học

Thành viên

1.4. Đơn vị chủ trì:

1.5. Thời gian thực hiện:

1.5.1. Theo hợp đồng: từ tháng 3 năm 2021 đến tháng 10 năm 2021

1.5.2. Gia hạn (nếu có): không có

1.5.3. Thực hiện thực tế: từ tháng 3 năm 2021 đến nay

1.6. Những thay đổi so với thuyết minh ban đầu (nếu có):

(Về mục tiêu, nội dung, phương pháp, kết quả nghiên cứu và tổ chức thực hiện;

Nguyên nhân; Ý kiến của Cơ quan quản lý)

1.6.1. Mục tiêu:

a) Mục tiêu tổng quát:

- Tổng hợp mới dẫn xuất coumarin mang nhóm thế Bromo ở C-3 từ 7-

diethylamino-4-methyl coumarin, thử nghiệm hoạt tính sinh học trong in vitro theo

mô hình molecular docking model.

b) Mục tiêu cụ thể:

- Tổng hợp các dẫn xuất coumarin mang nhóm thế Bromo ở vị trí C-3 từ 7-

diethylamino-4-methyl coumarin thông qua phản ứng Brom hóa.

- Nghiên cứu mô hình docking phân tử để đánh giá hoạt tính kháng tế bào ung thư,

kháng khuẩn, nấm, kháng viêm, ức chế emzym α-glucosidase.

1.6.2. Nội dung thực hiện, phương pháp nghiên cứu:

a) Nội dung 1: Tổng hợp dẫn xuất coumarin từ 7-diethylamino-4-methyl coumarin.

- Cách tiếp cận: Đọc tài liệu, xây dựng qui trình thực nghiệm, tiến hành thực

nghiệm dựa trên hình , thu nhận và phân tích kết quả.

- Phương pháp nghiên cứu, kỹ thuật sử dụng: Thực nghiệm dựa trên tài liệu có hiệu

chỉnh thay đổi qui trình.

3

- Kết quả dự kiến: Bộ dữ liệu phân tích hóa lý đúng của các cấu trúc: IR, 1H,13C￾NMR và HR-MS.

b) Nội dung 2: Nghiên cứu, đánh giá mô phỏng hoạt tính sinh học của dẫn xuất

coumarin trong in vitro.

- Cách tiếp cận: Đọc tài liệu, tiến hành thực nghiệm dựa trên hình , thu nhận và

phân tích kết quả.

- Phương pháp nghiên cứu, kỹ thuật sử dụng: Áp dụng các gói phần mềm (tin học￾y sinh): Chemoffice, Avogadro, AutoDockTools-1.5.6rc3, Discovery Studio 2021

Client, Molegro Molecular Viewer và Gromacs để giải thích toàn diện mối quan hệ

cấu trúc hoạt tính ligand với các dòng tế bào ung thư, kháng khuẩn, nấm, kháng

viêm, ức chế enzym α-glucosidase.

- Kết quả dự kiến: Các giá trị năng lượng tối ưu của các cấu trúc; giá trị ΔG của các

phản ứng ligand-receptor của hợp chất, hình minh họa.

1.6.3. Kết quả nghiên cứu

Nội

dung Công việc thực hiện Kết quả phải đạt

Thời gian

(bắt đầu, kết thúc)

Cá nhân

chủ trì

1

Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng

của dung môi, nhiệt độ, tỷ lệ mol,

xúc tác PEG-400 đến hiệu suất

của các phản ứng

Bảng kết quả,

yếu tố phù hợp

cho quá trình

tổng hợp

17/03/2021-

05/05/2021 3 sinh viên

2

Tổng hợp 3-bromo-7-

(diethylamino)-4-methyl-2H￾chromen-2-one

Sản phẩm tinh

khiết

05/05/2021-

10/06/2021 3 sinh viên

3

Bộ dữ liệu Phân tích hóa lý của

dẫn xuất: IR, NMR, HR-Mass

Cấu trúc phù hợp

với dự đoán

10/06/2021-

10/07/2021

3 sinh viên,

cán bộ hướng

dẫn trợ giúp

4

Áp dụng các gói phần mềm công

cụ mạnh (tin học- y sinh):

Chemoffice, Avogadro,

AutoDockTools-1.5.6rc3,

Discovery Studio 2019 Client,

Molegro Molecular Viewer và

Gromacs để giải thích toàn diện

(in silico molecular docking

docking model) mối quan hệ cấu

trúc hoạt tính ligand (hợp chất

hữu cơ) và receptor (dòng tế bào

ung thư, khuẩn, nấm, kháng oxi

hóa)

Các giá trị năng

lượng tối ưu của

các cấu trúc; Giá

trị ΔG của các

phản ứng ligand￾receptor của 5

cấu trúc; Hình

min họa

10/07/2021-

31/08/2021

3 sinh viên,

Cán bộ hướng

dẫn trợ giúp

5 Viết luận văn nôp luận văn 01/09/2021-

17/10/2021 3 sinh viên

1.6.4. Nguyên nhân

4

Vì điều kiện môi trường, nhiệt độ,… không đáp ứng được yêu cầu nên phản ứng

Ginard (2) theo như trong thuyết minh ban đầu khó xảy ra. Điều này nằm ngoài tính

toán của nhóm.

1.6.4. Kết quả của cơ quan quản lý

1.7. Tổng kinh phí được phê duyệt của đề tài: 10 triệu đồng.

Bằng chữ: mười triệu đồng

II. Kết quả nghiên cứu

1. Đặt vấn đề

1.1. Tính cấp thiết của đề tài

Coumarin và các dẫn xuất của nó được tìm thấy trong nhiều loài thực vật khác, ở

dạng tự do hoặc ở dạng heteroside như Apiaceae, Asteraceae, Fabiaceae, Rosaceae,

Rubiacae và Họ Solanaceae [1]. Chúng có nhiều tác dụng dược lý và sinh học khác

nhau và có thể được tìm thấy trong các chất có chiết xuất khác nhau, như Cortex

Fraxini, có hoạt tính chống viêm tương quan với sự hiện diện của phenolic acid và

coumarin, eculin, esculetin, fraxin và fraxetin [2]. Các hoạt tính sinh học của các

chất chiết xuất từ thực vật khác nhau của các dẫn xuất coumarin có tác dụng dược

lý và y học khác nhau [3]. Cấu trúc của nó cho phép thay thế ở sáu vị trí khác nhau,

do đó cung cấp nhiều khả năng sửa đổi tổng hợp trên cấu trúc khung coumarin có

nhiều hoạt tính sinh học mới [4]. Các dẫn xuất từ nhân dị tố coumarin có khả năng

ức chế sự tăng trưởng trong các dòng tế bào ung thư ở người như A549 (ung thư

phổi), ACHN (ung thư thận), MCF-7 (ung thư vú) và HL-60 (ung thư bạch cầu).

Hiện nay, các sản phẩm có nguồn gốc tự nhiên có trong các thuốc chiếm phần lớn

trên thị trường, đặc biệt là thuốc về bệnh truyền nhiễm cho thấy chúng có hiệu lực

vượt trội, tính đặc trị cao. Tuy nhiên, số lượng sản phẩm tự nhiên và điều kiện hạn

chế nên việc nghiên cứu các hợp chất bán tổng hợp, tổng hợp để cung cấp các dẫn

xuất có hoạt tính sinh học cao và tiến tới thử nghiệm cận lâm sàng hoặc lâm sàng để

phát triển thuốc mới góp phần trong việc ức chế hoặc phát triển thuốc miễn dịch

còn nhiều khó khăn. Trong một số thử nghiệm lâm sàng, các dẫn xuất coumarin thể

hiện hoạt động chống tăng sinh tế bào trong ung thư tuyến tiền liệt, u ác tính và ung

thư biểu mô tế bào thận. Đây là một tác chất phản ứng với đa dạng vị trí nhóm thế

có hoạt tính sinh học cao-mang tiềm năng phát triển trong ngành dược học. Hướng

đến mục tiêu ức chế sự di căn của tế bào ung thư, thông qua sàng lọc lý thuyết

docking phân tử, nhận thấy nhóm Bromo tạo phức tốt, ưa nước hơn và khả năng

tương tác với tế bào gây bệnh tương đối cao hơn các nhóm thế thông thường, các

hợp chất này mang hoạt tính sinh học nổi bật như kháng viêm, kháng khuẩn, nấm,

kháng oxy hóa, ức chế enzyme α-glucosidase ở người [5]. Đây là lĩnh vực luôn luôn

mới mẻ và thú vị, thu hút nhiều nhà khoa học khám phá các hoạt tính của coumarin

và các dẫn xuất liên quan. Các dẫn xuất coumarin mang nhóm thế ở vị trí số 3 chưa

có nghiên cứu so với các nhóm thế ở vị trí khác đã có nhiều công trình nghiên cứu

5

thành công được công bố trên tạp chí quốc tế và trong nước. Từ những tính chất nổi

bật nêu trên, chúng tôi mong muốn tổng hợp dẫn xuất Bromo ở vị trí số 3 (C-3) từ

nguyên liệu ban đầu là 7-diethylamino-4-methyl coumarin và thử nghiệm hoạt tính

sinh học trong in vitro.

1.2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

1.2.1. Về mặt khoa học

- Công bố dữ liệu của hợp chất mới bổ sung vào dữ liệu tổng hợp hữu cơ và giảng

dạy môn học phương pháp phân tích hóa lý trong chương trình cao học.

- Nghiên cứu mô phỏng dự báo cấu trúc hoạt tính của các dẫn xuất mới dựa trên

khung coumarin, đây là xu hướng nghiên cứu hiện đại trong thời đại nền kinh tế tri

thức và số hóa.

- Đưa ra các dự báo tin cậy trong lĩnh vực sàng lọc ảo hoạt tính sinh học định hướng

tổng hợp và áp dụng.

1.2.2. Về mặt thực tiễn

- Góp phần vào phát triển thuốc và biệt dược, phát triển các thuốc điều trị ung thư

hướng đích và các thuốc điều trị bệnh đái tháo đường, kháng khuẩn, nấm, các bệnh

rối loạn chuyển hóa hiệu quả. Từ đó giúp tiết kiệm chi phí, thời gian và nhân lực

cho dự án.

2. Mục tiêu

2.1.Mục tiêu tổng quát

- Tổng hợp mới dẫn xuất coumarin mang nhóm thế Bromo ở C-3 từ 7-

diethylamino-4-methyl coumarin, thử nghiệm hoạt tính sinh học trong in vitro theo

mô hình molecular docking model.

2.2. Mục tiêu cụ thể

- Tổng hợp các dẫn xuất coumarin mang nhóm thế Bromo ở vị trí C-3 từ 7-

diethylamino-4-methyl coumarin thông qua phản ứng Brom hóa.

- Nghiên cứu mô hình docking phân tử để đánh giá hoạt tính kháng tế bào ung thư,

kháng khuẩn, nấm, kháng viêm, ức chế emzym α-glucosidase.

3. Phương pháp nghiên cứu

3.1. Nội dung 1: Tổng hợp dẫn xuất coumarin từ 7-diethylamino-4-methyl

coumarin.

- Cách tiếp cận: Đọc tài liệu, xây dựng qui trình thực nghiệm, tiến hành thực

nghiệm dựa trên hình, thu nhận và phân tích kết quả.

- Phương pháp nghiên cứu, kỹ thuật sử dụng: Thực nghiệm dựa trên tài liệu có hiệu

chỉnh thay đổi qui trình.

- Kết quả dự kiến: Bộ dữ liệu phân tích hóa lý đúng của các cấu trúc: IR, 1H￾NMR,

13C-NMR và HR-MS.

3.2. Nội dung 2: Nghiên cứu, đánh giá mô phỏng hoạt tính sinh học của dẫn

xuất coumarin trong in vitro.

6

- Cách tiếp cận: Đọc tài liệu, tiến hành thực nghiệm dựa trên hình, thu nhận và phân

tích kết quả.

- Phương pháp nghiên cứu, kỹ thuật sử dụng: Áp dụng các gói phần mềm (tin học￾y sinh): Chemoffice, Avogadro, AutoDockTools-1.5.6rc3, Discovery Studio 2021

Client, Molegro Molecular Viewer để giải thích toàn diện mối quan hệ cấu trúc hoạt

tính ligand với các dòng tế bào ung thư, kháng khuẩn, nấm, kháng viêm, ức chế

enzym α-glucosidase.

- Kết quả dự kiến: Các giá trị năng lượng tối ưu của các cấu trúc, giá trị ΔG của các

phản ứng ligand-receptor của hợp chất, hình minh họa.

4. Tổng kết về kết quả nghiên cứu

Nội

dung Công việc thực hiện Kết quả phải đạt

Thời gian

(bắt đầu, kết thúc)

1

Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng

của dumg môi, nhiệt độ, tỷ lệ

mol, xúc tác PEG-400 đến hiệu

suất của các phản ứng

Bảng kết quả,

yếu tố phù hợp

cho quá trình

tổng hợp

1.5 tháng

1

Tổng hợp 3-bromo-7-

(diethylamino)-4-methyl-2-

thioxo-2H-chromen-2-one

Sản phẩm tinh

khiết

2 tháng

3

Bộ dữ liệu Phân tích hóa lý của

dẫn xuất: IR, NMR, HR-Mass

Cấu trúc phù hợp

với dự đoán 1 tháng

3

Áp dụng các gói phần mềm công

cụ mạnh (tin học- y sinh):

Chemoffice, Avogadro,

AutoDockTools-1.5.6rc3,

Discovery Studio 2019 Client,

Molegro Molecular Viewer và

Gromacs để giải thích toàn diện

(in silico molecular docking

docking model) mối quan hệ cấu

trúc hoạt tính ligand (hợp chất

hữu cơ) và receptor (dòng tế bào

ung thư, khuẩn, nấm, kháng oxi

hóa)

Các giá trị năng

lượng tối ưu của

các cấu trúc; Giá

trị ΔG của các

phản ứng ligand￾receptor của 5

cấu trúc; Hình

min họa

1.5 tháng

4 Viết luận văn nôp luận văn 1 tháng

5. Đánh giá các kết quả đã được và kết luận

Tổng hợp và nhận danh thành công dẫn xuất 3-Bromo-7-(diethylamino)-4-

methyl coumarin với nguyên liệu ban đầu là 7-(diethylamino)-4-methyl coumarin

thông qua phản ứng Brom hóa với thời gian phản ứng ngắn, nhiệt độ thấp, hiệu suất

cao (91%).

Ligand Cou-Br đã thực hiện sàng lọc ảo với các đại phân tử protein và enzyme

(receptor) của các dòng tế bào: tế bào ung thư vú, MCF-7; tế bào ung thư gan,