Tổng hợp dẫn xuất coumarin mới áp dụng trong phân tích trắc quang

BỘ CƠNG THƯƠNG
ĐẠI HỌC CƠNG 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 HĨA HỌC

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


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 q trình nghiên cứu
và hồn thành đề tài này.
Bên cạnh đó, nhóm chúng em cũng lời cảm ơn tới Khoa Cơng nghệ Hóa học đã tạo
điều kiện cơ sở vật chất cũng như máy móc và trang thiết bị để chúng em có thể
hồn 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 khơng 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 hồn 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

1


PHẦN I. THƠNG TIN CHUNG
I. Thơng tin tổng qt
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)

1

Lê Thị Thanh Trúc

2

Nguyễn Ngọc Hân

3

Bùi Hoàng Linh Chi

Đơn vị cơng tác

Vai trị thực hiện đề tài

Khoa Cơng nghệ Hóa
học
Khoa Cơng nghệ Hóa
học
Khoa Cơng nghệ Hóa
học

Chủ nhiệm đề tài
Thành viên
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): khơng 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 7diethylamino-4-methyl coumarin, thử nghiệm hoạt tính sinh học trong in vitro theo

mơ 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 7diethylamino-4-methyl coumarin thơng qua phản ứng Brom hóa.
- Nghiên cứu mơ 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.

2


- Kết quả dự kiến: Bộ dữ liệu phân tích hóa lý đúng của các cấu trúc: IR, 1H,13CNMR 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 họcy sinh): Chemoffice, Avogadro, AutoDockTools-1.5.6rc3, Discovery Studio 2021
Client, Molegro Molecular Viewer và Gromacs để giải thích tồn 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

Cơng 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

17/03/202105/05/2021

3 sinh viên

2

Tổng hợp 3-bromo-7(diethylamino)-4-methyl-2Hchromen-2-one

Sản phẩm tinh
khiết

05/05/202110/06/2021

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

10/06/202110/07/2021

3 sinh viên,
cán bộ hướng
dẫn trợ giúp

4

Áp dụng các gói phần mềm cơng
cụ mạnh (tin học- y sinh):
Chemoffice, Avogadro,
AutoDockTools-1.5.6rc3,
Discovery Studio 2019 Client,
Molegro Molecular Viewer và
Gromacs để giải thích tồn diện

(in silico molecular docking
docking model) mối quan hệ cấu
trúc hoạt tính ligand (hợp chất
hữu cơ) và receptor (dịng 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 ligandreceptor của 5
cấu trúc; Hình
min họa

5

Viết luận văn nơp luận văn

10/07/202131/08/2021

01/09/202117/10/2021

3 sinh viên,
Cán bộ hướng
dẫn trợ giúp

3 sinh viên

1.6.4. Nguyên nhân

3


Vì điều kiện mơi trường, nhiệt độ,… khơng đáp ứng được yêu cầu nên phản ứng
Ginard (2) theo như trong thuyết minh ban đầu khó xảy ra. Điều này nằm ngồi tính
tốn 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
cịn 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 mơ 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 thơng 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 cơng trình nghiên cứu

4


thành cơng được cơng 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 mơn học phương pháp phân tích hóa lý trong chương trình cao học.
- Nghiên cứu mơ 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 7diethylamino-4-methyl coumarin, thử nghiệm hoạt tính sinh học trong in vitro theo
mơ 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 7diethylamino-4-methyl coumarin thơng qua phản ứng Brom hóa.
- Nghiên cứu mơ 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, 1HNMR,13C-NMR và HR-MS.
3.2. Nội dung 2: Nghiên cứu, đánh giá mơ phỏng hoạt tính sinh học của dẫn
xuất coumarin trong in vitro.

5


- 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 họcy sinh): Chemoffice, Avogadro, AutoDockTools-1.5.6rc3, Discovery Studio 2021

Client, Molegro Molecular Viewer để giải thích tồn 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
1

1
3

3

4

Công việc thực hiện

Kết quả phải đạt

Thời gian
(bắt đầu, kết thúc)

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
Tổng hợp 3-bromo-7(diethylamino)-4-methyl-2thioxo-2H-chromen-2-one

Bảng kết quả,
yếu tố phù hợp
cho quá trình
tổng hợp

1.5 tháng

Sản phẩm tinh
khiết

2 tháng

Bộ dữ liệu Phân tích hóa lý của
dẫn xuất: IR, NMR, HR-Mass

Cấu trúc phù hợp
với dự đoán

Áp dụng các gói phần mềm cơng
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 (dịng tế bào
ung thư, khuẩn, nấm, kháng oxi

hóa)
Viết luận văn nơp luận văn

Các giá trị năng
lượng tối ưu của
các cấu trúc; Giá
trị ΔG của các
phản ứng ligandreceptor của 5
cấu trúc; Hình
min họa

1 tháng

1.5 tháng

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

6


HepG2; tế bào ung thư vân cơ, RD; tế bào ung thư phổi, LUNG; enzyme αglucosidase, 4J5T:PDB, nấm Cadida albicans, 6KAZ:PDB; kháng khuẩn
Escherichia coli, 6VYL:PDB và kháng viêm, 4WCU:PDB. Ligand Cou-Br phản
ứng tốt với receptor của các dòng tế bào trên và có thể trở thành thuốc phân phối

tiềm năng.
Cịn với tế bào ung thư gan, HepG2; ung thư vân cơ RD và khuẩn
Escherichia coli, 6VYL:PDB do không thể tiến hành thực nghiệm các nghiên cứu
trong in vitro nên hoạt tính ức chế khơng cao.
6. Tóm tắt kết quả (tiếng Việt và tiếng Anh)
6.1. Tóm tắt kết quả ( Tiếng Việt)
Tổng hợp thành công hợp chất (3-bromo-7-(diethylamino)-4-methyl-2Hchromen-2-one) với hiệu suất cao 91%. Cấu trúc của dẫn xuất này cũng đã được xác
định bằng phương pháp hóa lý hiện đại như FT-IR, phổ cộng hưởng từ hạt nhân:
1
H-NMR, 13C-NMR, kết hợp DEPT 90, 135, CPD và phổ cộng hưởng từ hạt nhân 2
chiều: COSY (H, H), HMBC và HSQC để xác định vị trí brom thế vào khung
coumarin và xác nhận sự phù hợp với cấu trúc của dẫn xuất. Sau đó thực hiện
docking ligand này trên các dịng tế bào ung thư vú (MCF-7), gan (HepG2), vân cơ
(RD); ức chế enzyme α-glucosidase và kháng nấm Candida albicans. Kết quả sàng
lọc ảo trong in vitro trên các dòng tế bào ung thư ở người, cho thấy hợp chất (3bromo-7-(diethylamino)-4-methyl-2H-chromen-2-one) có khả năng ức chế mạnh
đối với tế bào ung thư tuyến vú, ung thư phổi, ức chế enzyme α- glucosidase, kháng
nấm Candida albicans và kháng viêm.
6.2. Tóm tắt kết quả ( tiếng Anh)
The
(3-bromo-7-(diethylamino)-4-methyl-2H-chromen-2-one)
synthesized
sucessfully with the yield reaction was 91%. The structure of this derivative has
also been determined by physical chemistry such as infrared, FT-IR, nuclear
magnetic resonance spectroscopy: 1H-NMR, 13C-NMR, combined DEPT 90, 135,
CPD and 2D nuclear magnetic resonance spectroscopy: COSY (H, H), HMBC and
HSQC to determine the substituent bromine position in the coumarin framework
and confirm the concordance of the derivative's structure. This ligand was then
docked on breast (MCF-7), liver (HepG2), and musculoskeletal (RD) cell lines; αglucosidase enzyme inhibitor and antifungal Candida albicans. Results of virtual
screening in in vitro on human cancer cell lines, showed that compound (3-bromo7-(diethylamino)-4-methyl-2H-chromen-2-one) has the ability to inhibit strong in
breast cancer cells, lung cancer cells, inhibiting the enzyme α-glucosidase, antifungal Candida albicans and anti-inflammatory.

III. Sản phẩm đề tài, công bố và kết quả đào tạo
3.1. Kết quả nghiên cứu ( sản phẩm dạng 1,2,3)

7


Yêu cầu khoa học hoặc/và chỉ tiêu
kinh tế - kỹ thuật
Đăng ký
Đạt được

TT

Tên sản phẩm

1

Hội nghị Khoa học
trẻ lần 3, 2021 IUH

Bài báo

Đã hoàn thành

2

Dự thi Eureka 2021

Bài dự thi Eureka cấp
trường và Tp.HCM

Đã hoàn thành

Ghi chú:
- Các ấn phẩm khoa học (bài báo, báo cáo KH, sách chuyên khảo…) chỉ được
chấp nhận nếu có ghi nhận địa chỉ và cảm ơn trường ĐH Cơng Nghiệp Tp. HCM đã
cấp kính phí thực hiện nghiên cứu theo đúng quy định.
- Các ấn phẩm (bản photo) đính kèm trong phần phụ lục minh chứng ở cuối
báo cáo. (đối với ấn phẩm là sách, giáo trình cần có bản photo trang bìa, trang chính
và trang cuối kèm thơng tin quyết định và số hiệu xuất bản)
3.2. Kết quả đào tạo
Thời gian
Tên đề tài
TT Họ và tên
thực hiện đề tài
Tên chuyên đề nếu là NCS
Đã bảo vệ
Tên luận văn nếu là Cao học
Nghiên cứu sinh
Học viên cao học
Sinh viên Đại học
Ghi chú:
- Kèm bản photo trang bìa chuyên đề nghiên cứu sinh/ luận văn/ khóa luận và
bằng/giấy chứng nhận nghiên cứu sinh/thạc sỹ nếu học viên đã bảo vệ thành
công luận án/ luận văn;( thể hiện tại phần cuối trong báo cáo khoa học)
IV. Tình hình sử dụng kinh phí
Kinh phí
Kinh phí
T
Nội dung chi

được duyệt
thực hiện Ghi chú
T
(triệu đồng) (triệu đồng)
A Chi phí trực tiếp
1 Th khốn chun mơn
0
0
2 Ngun, nhiên vật liệu, thiết bị, máy móc, …
9.6
9.6
3 Cơng tác phí
0
0
4 Dịch vụ th ngoài
0
0
5 Hội nghị, hội thảo,thù lao nghiệm thu giữa kỳ
0
0

8


6
8
B
1
2

In ấn, Văn phịng phẩm
0.4
0.4
Chi phí khác
0
0
Chi phí gián tiếp
Quản lý phí
0
0
Chi phí điện, nước
0
0
Tổng số
10
10
V. Kiến nghị ( về phát triển các kết quả nghiên cứu của đề tài)
Tổng hợp thêm các dẫn xuất coumarin mang thế brom, so sánh sự khác nhau và
đánh giá hoạt tính sinh học của chúng.
Tiếp tục sàng lọc in vitro với tế bào ung thư vú, nấm Cadida albicans, kháng
khuẩn Escherichia coli, kháng viêm và kháng enzyme α – glucosidase.
Vì điều kiện mơi trường, nhiệt độ,… không đáp ứng được yêu cầu nên phản ứng
Ginard khó xảy ra, cần nghiên cứu hướng mới để có thể tổng hợp được dẫn xuất
coumarin mang nhóm thế acid để có thể nghiên cứu sâu hơn và có tính ứng dụng
cao trong cuộc sống.
VI. Phụ lục sản phẩm ( liệt kê minh chứng các sản phẩm nêu ở Phần III)
(Đã đính kèm ở phần III)

Chủ nhiệm đề tài

Tp. HCM, ngày 21 tháng 4 năm 2022.
Phòng QLKH&HTQT
(ĐƠN VỊ)
Trưởng (đơn vị)
(Họ tên, chữ ký)

Lê Thị Thanh Trúc

9


PHẦN II. BÁO CÁO CHI TIẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
(báo cáo tổng kết sau khi nghiệm thu, đã bao gồm nội dung góp ý của hội đồng
nghiệm thu)
1. Tổng quan
1.1. Khái niệm về coumarin
1.1.1. Giới thiệu về coumarin
Coumarin (2H-chromen-2-one) là một chất hữu cơ thơm thuộc nhóm chất
benzopyrone. Hợp chất benzopyrone gồm một vòng benzen kết hợp với một vịng
pyrone, có hai loại thường gặp là benzo-α-pyrone thường được gọi là coumarin và
benzo-γ-pyrone thường được gọi chromone [6]. Coumarin tồn tại nhiều trong các
loài thực vật: Cỏ mực, Ba dót, Bạch chỉ, Sài đất, Mù u, Hồng kỳ, Cúc La Mã,
Quế…

Hình 1.1. Cấu trúc chung của coumarin
Coumarin thuộc nhóm các hợp chất phenol nhưng phần lớn các nhóm OH phenol
được ether hóa (thay -H bằng nhóm -CH3 hay bằng mạch terpenoid có từ 1-3 đơn vị
isoprenoid). Trong tự nhiên, coumarin ít tồn tại dưới dạng glycosid, nếu có thì mạch
cũng thường đơn giản, hay gặp là glucose.[6]
Coumarin ban đầu được coi là một dẫn xuất benzoic acid, nhưng sự tổng hợp bởi

Sr. WH Perkin [7-8] từ salicylaldehyde bằng phản ứng cổ điển đã thiết lập mối quan
hệ với acid o-hydroxycinnamic, làm mất một phân tử nước tạo vòng lacton. Ngồi
ra, các cơng thức và danh pháp khác nhau đã được đề xuất theo các cơng trình
nghiên cứu tiếp theo sau đó. Trong số các cấu trúc phân tử được đề xuất bởi Perkin1868 (I), Basecke-1870 (II), Strecker-1867, Fittig-1868, và Tiemann-1877 (III),
Salkowski-1877 (IV), Morgan và Micklethwait-1906 và Clayton-1906 (V), cơng
thức phân tử III đã chứng tỏ là hồn tồn phù hợp với các phản ứng đã biết của dẫn
xuất coumarin và đã được chấp nhận rộng rãi. [9]

Hình 1.2. Cơng thức coumarin
1.1.2. Tính chất vật lý [10]

10


Coumarin có dạng tinh thể từ khơng màu đến trắng, dễ thăng hoa, có mùi thơm.
Có tỷ trọng 0.935 g/cm3 (20°C (68°F)), điểm sôi 301.71°C (575.08°F, 574.86oK).
Ở dạng kết hợp glycosid thì có thể tan trong nước, ở dạng aglycon thì dễ tan
trong dung mơi kém phân cực. Các dẫn xuất coumarin có huỳnh quang dưới ánh
sáng tử ngoại. Cường độ huỳnh quang phụ thuộc nhóm oxy của phân tử coumarin
cũng như pH của dung dịch. Khả năng cho huỳnh quang mạnh nhất là nhóm OH ở
C-7.
1.1.3. Tính chất hóa học [10]
Coumarin có tính chất của vịng lacton (ester nội), hiệu ứng liên hiệp của dây nối
đơi và vịng benzen.
Coumarin có vịng lacton (este nội) nên bị mở vịng bởi kiềm tạo thành muối tan
trong nước, nếu acid hóa thì sẽ đóng vịng trở lại. Kiềm cịn có tác dụng cắt các
nhóm acyl trong các dẫn chất acylcoumarin. Nếu thủy phân các acylcoumarin bằng
H2SO4 trong cồn thì thường kèm theo sự dehydrat hóa và có sự biến đổi cấu trúc, ví
dụ visnadin tạo thành 3’ceto, 3, 4’ dihydroseselin.
Coumarin gắn được brom ở nhiệt độ lạnh tạo thành dibromid. Chất này dễ bị cắt

tạo HBr và cho dẫn chất 3-bromcoumarin.
Do hiệu ứng liên liệp của dây nối đơi ở vị trí 3-4 với nhóm carbonyl nên tạo ra
trung tâm ái điện tử ở carbon. Do đó coumarin có thể tác dụng với một số chất
lưỡng cực. Ví dụ với kali cyanur thì tạo thành 4-cyanohydrocoumarin.
Benzen khi có mặt AlCl3 khơng tác dụng với các coumarin nhóm 1, cịn với
furocoumarin thì xảy ra sự mở vòng furan và tạo thành dẫn chất 6 (1', 2'
diphenylethyl)-7 hydroxy coumarin.

Hình 1.3. Phản ứng của furocoumarin có mặt của benzene và AlCl3
1.1.4. Ứng dụng của coumarin [11]
- Coumarin có tác dụng chống co thắt, làm giãn nở động mạch vành (với cơ chế tác
dụng tương tự như papaverin).
- Tác dụng chống đơng máu ví dụ như dicoumarin, arol được chế tạo bằng con
đường tổng hợp để làm thuốc.
- Nhiều dẫn xuất coumarin có tác dụng kháng khuẩn, nổi bật là novobiocin, một số
kháng sinh có phổ kháng khuẩn rộng có trong nấm Streptomyces niveus.
- Tác dụng chữa bệnh bạch biến, lang trắng hoặc bệnh vảy nến. Tính chất này chỉ có
ở những dẫn xuất furanocoumarin như psoralen, angelicin, xanthotoxin.
- Một số có tác dụng chống viêm như calophylloid trong cây Mù u.

11


- Một số có tác dụng chống ung thư như daphneticin và cleomiscosin.
- Ngoài ra, hàng loạt các chất coumarin trong tự nhiên và trong tổng hợp thí
nghiệm, người ta nhận thấy rằng đối với coumarin nhóm 1, nếu OH ở C-7 được acyl
hóa thì tác dụng chống co thắt tăng, gốc acyl có 2 đơn vị isopren (ví dụ geranyloxy)
thì tác dụng tốt nhất. Đối với nhóm psralen, nếu nhóm hydroxy, methoxy hay
isopentenyloxy ở vị trí C-5 hay C-8 thì tăng tác dụng. Đối với nhóm angelicin, nếu có
methoxy ở C-5 hay C-6 cũng tăng tác dụng. Những dẫn chất

acyldihydrofuranocoumarin và acyldihydropyranocoumarin thì tác dụng chống co
thắt rất tốt, nhóm acyl ở đây tốt nhất có 5 carbon, nếu kéo dài mạch carbon thì tác
dụng bị hạ thấp.
1.1.5. Các phương pháp tổng hợp coumarin
Vịng coumarin hình thành nhờ phản ứng ngưng tụ aldol giữa o-rtho
hydroxybenzaldehyde với anhydride acetic có mặt xúc tác natri acetate.
a) Phản ứng Pechmann
Pechmann [12] chỉ ra rằng dẫn xuất coumarin được hình thành khi hỗn hợp của
một phenol và acid malic được làm nóng với sự hiện diện của acid sulfuric đậm đặc.

Hình 1.4. Phản ứng tổng hợp coumarin của Perkin
Sau đó Pechmann và Duisberg [13] phát hiện ra rằng các phenol có thể ngưng tụ
với các ester β-ketonic trong sự hiện diện của acid sulfuric đối với các dẫn xuất
coumarin.

Hình 1.5. Phản ứng ngưng tụ với các ester β-ketoester
Đây là phương pháp đơn giản và thường được sử dụng để tổng hợp các coumarin
từ các dẫn xuất của phenol và các ester β-keto hoặc acid cacboxylic chưa bão hịa.
Thơng thường, phản ứng Pechmann cũng được thực hiện với sự có mặt của
phosphorous pentoxide, acid trifluoroacetic và nhôm clorua. Các muối chloride của
kim loại ZnCl2, TiCl4, InCl3, triflates, acid sulfonic và chất lỏng ion được nghiên
cứu để tạo ra các dẫn xuất 7-hydroxycoumarin có hiệu cao ở nhiệt độ thường.
b) Phản ứng Friedel-Crafts

12


Bert [14] đã phát triển một phương pháp chung cho tổng hợp coumarin, trong đó
bao gồm ngưng tụ phenolic với CH2ClCH=CHCl hoặc bằng phản ứng FriedelCrafts trong sự hiện diện của bột kẽm để thu được ROC6H4CH2CH=CHCl, cũng có
thể được tổng hợp bằng cách cô đặc CH2ClCH=CHCl với ete bromophenolic qua

phản ứng Grignard. Điều này sau đó được chuyển đổi thành coumarin tương ứng
theo hai cách.

Hình 1.6. Phản ứng Friedel-Crafts
c) Phản ứng Knoevenagel
Là phản ứng ngưng tụ của aldehyde với hợp chất methylene hoạt động khi có
mặt ammonia hoặc amine. Xúc tác thường sử dụng trong phản ứng là base, hoặc
hỗn hợp của amine và acid carboxylic, hoặc acid Lewis trong môi trường đồng thể.
Khi sử dụng xúc tác là acid malonic hoặc pyridine thì gọi là sự kết hợp Doebbner.
[15]

Hình 1.7. Phản ứng Knoevenagel
1.2. Nghiên cứu docking phân tử
Sàng lọc ảo như một phần quan trọng của nghiên cứu, hỗ trợ giải thích về hoạt
tính sinh học trong in vitro, có rất nhiều cơng cụ sàng lọc ảo như Autodock, Vina
dock, Schrodinger. Với nghiên cứu này, chúng tôi lựa chọn cơng cụ Autodock. Nó
sẽ sử dụng giao diện người dùng đồ họa được gọi là AutoDockTools hoặc ADT,
giúp người dùng dễ dàng thiết lập hai phân tử để docking (liên kết receptor và
ligand) [16]. Autodock tính tốn dựa trên cơ học phân tử cụ thể docking sử dụng
thuật toán di truyền Lamarckian và hàm năng lượng tự do thực nghiệm [17].

13


Friedrich Miescher đã cô lập được DNA lần đầu tiên vào năm 1869. Francis Crick
và James Watson nhận ra cấu trúc phân tử chuỗi xoắn kép của nó vào năm 1953,
dựa trên mơ hình xây dựng từ dữ liệu thu thập qua ảnh chụp nhiễu xạ tia X do
Rosalind Franklin thực hiện.
Theo đó, docking là một phương pháp tính tốn dựa trên các phần mềm dùng để
nghiên cứu khả năng gắn kết của một hay nhiều phân tử hay cấu tử (ligand) lên

điểm tác động của cấu trúc không gian 3 chiều các đại phân tử như protein
(receptor, enzyme, …). Các nghiên cứu docking phân tử được sử dụng để xác định
sự tương tác giữa hai phân tử và tìm định hướng tốt nhất của phối tử có thể hình
thành phức hợp với năng lượng tối thiểu. Các phân tử nhỏ được gọi là phối tử
thường phù hợp trong hốc của protein, các hốc protein này trở nên hoạt động khi
tiếp xúc với bất kỳ các hợp chất bên ngoài và do đó được gọi là điểm tác động.
Các kết quả được phân tích bằng một chức năng tính điểm thống kê chuyển
năng lượng tương tác sang các giá trị số gọi là điểm docking. Hình dạng 3D của các
phối tử bị liên kết có thể được hình dung bằng cách sử dụng các công cụ khác nhau
như Pymol, Rasmol… có thể giúp suy luận sự phù hợp nhất của phối tử. Dự đốn
chế độ tương tác protein-ligand có thể giả thiết vị trí hoạt động của phân tử protein
và giúp chú thích protein tốt hơn [18].

Hình 1.8. Mơ phỏng sự tương tác tạo liên kết giữa ligand và protein
Mục tiêu của phương pháp này là cho phép phân tử cơ chất được dịch chuyển
trong không gian xung quanh vùng hoạt động dự đoán của protein. Một ligand dẫn
truyền thuốc tốt là một ligand nhận diện đủ ba vùng: vùng nhận diện protein (vịng
thơm, dị vịng, …) thơng qua các amino acid, vùng linker là tương tác ligand thông
qua các liên kết hydrocarbon hoặc van der Waals, vùng nhận diện nhóm chức gồm
các tương tác ưa nước, hydrogen, … [19]
Phương pháp thực hiện: Nghiên cứu docking của các hợp chất có hoạt tính tốt
trên tế bào ung thư trong in vitro sau đó tiếp tục thử nghiệm in silico docking
model, sự docking của các hợp chất thuốc với dòng tế bào được thực hiện bằng
phần mềm AutoDock Tools. Cấu trúc tinh thể của tế bào ung thư vú MCF-7 (tương
ứng với mã hiệu tế bào 6VNN) được lấy từ Ngân hàng Dữ liệu Protein Data Banks

14


(PDB). Trước khi tính tốn, protein đóng vai trị là một thụ thể (receptor) trong

nghiên cứu docking đã được chuẩn bị về cấu trúc bằng cách sử dụng phần mềm
Discovery studio 4.0. Hình dạng của hợp chất có hoạt tính sinh học được tối ưu hóa
năng lượng bằng cách áp dụng trường lực cơ học và cấu dạng của chúng đã cực tiểu
hóa năng lượng được chọn lọc cho nghiên cứu docking. Phần mềm AutoDock Tools
(ADT) đã được sử dụng để áp dụng cho phối tử và receptor. Đối với đại phân tử
protein, tất cả các phân tử không chuẩn liên quan đến protein đã bị khử bỏ (nước,
ligand nhỏ, các hợp chất dị vòng, các enzyme). Các liên kết hydrogen giữa phối tử
và thụ thể được được hình thành. Sau đó điện tích các ngun tử Kollman United
được phân bổ (Kollman United điện tích tính cho receptor). Đối với hợp phối tử, tất
cả hydrogens đã được thêm vào, điện tích Gasteiger (tính cho ligand) được tính tốn
và hợp nhất các liên kết hydro không phân cực và cuối cùng được lưu ở định dạng
file (*.pdbqt). Trung tâm hộp lưới, các bản đồ lưới và các giá trị khoảng cách điểm
lưới với giá trị mặc định để tối đa hóa phân tích cấu dạng liên kết. Các vị trí (pose)
được tạo ra trong q trình tính tốn sẽ được đánh giá dựa trên các giá trị năng
lượng liên kết cực tiểu (kcal.mol-1). Các phần mềm BIOVIA Discovery Studio và
Molecule Molegro Viewer (MMV) được sử dụng để trực quan hóa và trình bày kết
quả dưới dạng các hình ảnh. Một tính toán cho việc ức chế enzyme BACE1 áp dụng
trong việc điều trị bệnh Alzheimer được thực hiện hiệu quả bằng phần mềm
Autodock [19]. Một số giới hạn của phương pháp docking đã được báo cáo, chức
năng hàm điểm được sử dụng để đánh giá sự phù hợp vị trí docking tốt nhất cho
liên kết protein và ligand. Tất cả các chương trình docking đều có thể tạo ra các cấu
trúc phối tử tương tự như các cấu trúc phức hợp protein được xác định về mặt tinh
thể học cho ít nhất một trong các mục tiêu. Các chương trình lập dữ liệu xác định
các hợp chất hoạt động từ một nhóm các hợp chất mồi nhử có liên quan đến dược
phẩm; tuy nhiên, khơng có chương trình nào hoạt động tốt cho tất cả các mục tiêu.
Đối với dự đoán về ái lực hợp chất, khơng có chương trình docking nào hoặc chức
năng hàm điểm nào đưa ra dự đoán hữu ích về ái lực ligand-phối tử [16]. Một số kết
quả docking hiệu quả: các dẫn xuất aminothiazole có tác dụng dược lý mạnh như
chất ức chế FabH đối với hoạt tính kháng khuẩn: tiếp cận in vitro và trong silico
docking [20]. Tổng hợp đặc tính và docking phân tử của các dẫn xuất ThiazolylThiazole có hoạt tính sinh học mới như là một loại thuốc chống khối u gây độc tế

bào đầy tiềm năng [21]. Một nghiên cứu trong in vitro và vio của quinoliniumolate
và 2H-1,2,3-Triazole trích ly từ thân của Paramignya trimera và các hoạt tính ức
chế α-Glucosidase [22]. rGO-SO3H tổng hợp xanh xúc tác cho tổng hợp cho dẫn
xuất thế Floro của Aminomethylene Bisphosphonates Fluoro và các nghiên cứu về
Docking phân tử kháng tế bào ung thư [23]. Dựa trên những nghiên cứu trên, chúng
tôi tiến hành nghiên cứu mơ hình docking phân tử của dẫn xuất Brom-Coumarin đối
với dòng tế bào ung thư vú MCF-7 (6VNN) [24], ung thư gan HepG2 (2G33) [25] ,

15


ung thư vân cơ RD (1P9M) [26] , ung thư phổi LUNG (4ASD) [34], ức chế enzyme
α-glucosidase (4J5T) [27], dòng tế bào kháng khuẩn Escherichia coli (6VYL) [28]
, kháng viêm (4WCU) [29] và kháng nấm Candida albicans (6KAZ) [30], từ đó
đánh giá hoạt tính sinh học trong in vitro, sử dụng các phần mềm công cụ như:
Autodock, Discovery Studio, Avogadro và Molego Molecular Viewer.
1.3. Tình hình nghiên cứu trong và ngồi nước
1.3.1. Tình hình nghiên cứu trong nước
Theo Trần Quang Thịnh [31] đã báo cáo về việc tổng hợp thuốc nhuộm huỳnh
quang dựa trên các dẫn xuất coumarin. Kết quả cho thấy hợp chất này 7(diethylamino) -3- (thieno [3,2-b] thiophen-2-yl) -2H-chromen-2-one (Cou-TT), với
bước sóng phát xạ ở 508nm (nhìn thấy), đây là một trong những thuốc nhuộm
huỳnh quang tiềm năng cho phát triển các đầu dò huỳnh quang.
Năm 2016, Nguyễn Thị Thanh Mai và cộng sự [32] đã thực hiện tổng hợp một số
dẫn xuất coumarin theo phương pháp không dung mơi trong lị vi sóng bằng phản
ứng cộng hợp nucleophin với các amin khác nhau, cho hiệu suất đạt từ 55- 70%.
Các sản phẩm coumarin cũng đã được khảo sát hoạt tính sinh học, kết quả cho thấy
các sản phẩm tổng hợp được đều có tính kháng khuẩn, chống nấm cao.
Theo Trịnh Hoàng Dương (2016) [33] đã phân lập bốn coumarin là ostruthin, 8methoxyostruthin, 7-hydroxycoumarin và 7- methoxycoumarin cùng với bốn
acridon alkaloid là oriciacridon, 5-hydroxynoracronycin, citruscinin-I và
glycocitrin-III từ rễ cây Xáo tam phân (Paramignya trimera). Kết quả thử hoạt tính

gây độc tế bào ung thư gan HepG2 sử dụng phương pháp sulforhodamin B cho thấy
các hợp chất này có hoạt tính yếu với IC50 từ 30.53 đến 62.90 µg/mL.
Theo Nguyễn Thị Mỹ Nương (2016) [34] đã điều tra độc tính tế bào có chọn lọc
của Nam Địa Long trên một số dòng tế bào ung thư như MCF-7, Hep G2, NCIH460 và các nguyên bào sợi bình thường. Kết quả là Nam Địa Long gây độc tế bào
trên tất cả các tế bào khối u và tế bào bình thường, với tác dụng cao nhất trên tế bào
MCF-7. Giá trị SI cho MCF-7, Hep G2 và NCI-H460 lần lượt là 6.45, 1.61 và 1.29
cho thấy khả năng gây độc tế bào chọn lọc cao của Nam Địa Long về phía MCF-7.
Năm 2017, Nguyễn Trung Nhân và các cộng sự [22] đã nghiên cứu chất dẫn xuất
quinoliniumolate và 2H-1,2,3-Triazole từ dịch chiết hòa tan CHCl3 của thân cây
Paramignya trimera và hoạt động ức chế α-Glucosidase trong in silico. Cấu trúc của
chúng được làm sáng tỏ dựa trên việc giải thích dữ liệu quang phổ, hợp chất có hoạt
động ức chế α-glucosidase, với giá trị IC50 là 137.9 μM.
Năm 2018, hai isoprenoid, blumenol A, vomifoliol 9-O-β-D-glucopyranoside và
một coumarin là cleomiscosin A được tách ra từ các dịch chiết hữu cơ của lá, thân
và rễ loài Brucea mollis. Cấu trúc của các hợp chất này được xác định bằng phổ
cộng hưởng từ hạt nhân 1D, 2D NMR và phổ khối lượng MS. [35]

16


Năm 2019, nhóm tác giả Nguyễn Thị Thúy Hằng [36] đã tổng hợp và đánh giá
hoạt động sinh học của các dẫn xuất Pyrazole mới sở hữu cả dược chất Coxib và
Combretastatins thông qua chuỗi phản ứng ngưng tụ Claisen-Knorr, cho thấy rằng
việc kết hợp các nhóm dược lý quan trọng của hai phân tử gốc celecoxib và
combretastatin A-4 đóng vai trò rất lớn trong việc xác định các hoạt động sinh học
tốt hơn của các hợp chất lai coxib mới.
Năm 2020, nhóm tác giả [37] đã tổng hợp, nghiên cứu ức chế enzyme αglucosidase và gắn kết phân tử của các dẫn xuất hydrazide cho thấy N-substituted
có sự ức chế mạnh hơn so với ban đầu. Nghiên cứu này cho thấy rằng những hợp
chất này có nhiều hứa hẹn phân tử cho liệu pháp điều trị bệnh tiểu đường.
1.3.2. Tình hình nghiên cứu ngồi nước

Ravi và các cộng sự (2016) [38] đã tổng hợp, đánh giá hoạt động chống viêm
trên Vivo và nghiên cứu về các dẫn xuất Isatin mới. Các hợp chất tổng hợp được
đặc trưng bởi FT-IR, 1H-NMR, dữ liệu phổ khối và được sàng lọc về hoạt tính
chống viêm in vivo bằng phương pháp gây phù chân bằng carrageenan. Các hợp
chất được thử nghiệm cho thấy hoạt động chống viêm từ nhẹ đến trung bình và có
thể so sánh với tiêu chuẩn Chất ức chế COX-2 celecoxib.
Tatamiya và các cộng sự (2017) [39] đã tổng hợp, đánh giá hoạt tính của Nmustard coumarin trong ống nghiệm và hoạt động chống lại các dòng tế bào ung
thư ở người (PC-3). Trong số các hợp chất này được sàng lọc, ba hợp chất NT-2g,
NT-2f và NT-2e cho thấy GI50 nằm trong khoảng từ 80 đến 95 µg/ml. Tất cả các
hợp chất cho thấy hoạt động chống ung thư từ trung bình đến tốt.
Một loạt các coumarin mới liên kết với các dẫn xuất pyrimidine đã được tổng
hợp thông qua chiếu xạ vi sóng đã được Soniya và các cộng sự (2018) [40] thực
hiện tổng hợp. Cấu trúc của các hợp chất tổng hợp được phân tích bởi IR, 1H-NMR,
13
C-NMR, GC-MS và CHN. Sau đó sàng lọc các hoạt tính chống vi khuẩn và chống
ung thư (dịng tế bào Hela và A549) (in vitro). Kết quả nghiên cứu cho thấy hầu hết
các hợp chất có hoạt tính ức chế sự phát triển của sinh vật gây bệnh, các dẫn xuất
coumarin-pyrimidine được tổng hợp là đầy hứa hẹn trong các hệ thống phân phối
thuốc, có thể được sử dụng để điều trị ung thư.
Kumar và các cộng sự (2018) [41] khám phá các dẫn xuất Coumarin như một
chất ức chế mạnh nhiều loại protein bao gồm EGFR, tyrosine kinase, ERK1/2,
PI3K, HSP 90, Bax, protein STAT, NF-KB và telormerase có liên quan đến ung thư
phổi.
Manoj và cộng sự (2019) [42] đã phát hiện các phân tử dị vòng được đánh giá là
có khả năng ức chế enzyme α-glucosidase. Các mơ hình dị vòng đơn giản và
nhỏ hoạt động như chất ức chế α-glucosidase đầy tiềm năng và có thể dẫn đến việc
kiểm sốt tình trạng tăng đường huyết sau ăn trong bệnh đái tháo đường típ 2.

17

Goud và các cộng sự (2020) [43] cho rằng coumarin là một trong những nền tảng
được sử dụng rộng rãi nhất để phát triển các chất chống ung thư mang lại hiệu quả
cao. Một số dẫn xuất coumarin đã được phát triển để chống lại Galectin-1 (Gal-1),
anhydride cacbonic (CAs), protein Tubulin và các mục tiêu thiết yếu khác để điều
trị ung thư.
Jaskiran và các cộng sự (2020) [44] đã ứng dụng y sinh của 4-hydroxy coumarin
như một chất chuyển hóa từ nấm và các dẫn xuất của nó. Tiềm năng của chất này
như một chất chống ung thư, chống viêm nhiễm, hạ sốt và kháng khuẩn.
Coumarin phytochemical và các dẫn xuất của nó đã được nhóm tác giả (2020)
[45] chú ý với đặc tính ức chế sinh học rộng, bao gồm các hoạt động kháng khuẩn.
Các nhóm thế ở vị trí C3 và C4 của coumarin được ưu tiên cho sự phát triển thành
các chất kháng khuẩn mới hơn.
2. Nội dung và phương pháp
2.1. Phương trình phản ứng

Hình 2.1. Sơ đồ tổng hợp dẫn xuất Bromo-Coumarin (Cou-Br)
2.2. Hóa chất
STT
Hóa chất
Xuất xứ
1
7-diethylamino-4-methyl coumarin
Merck
2
NBS
Sigma-Aldrich
3
Cloroform (CHCl3)
Merck

4
Silicagel cho sắc ký cột
Ấn Độ
5
Sắc ký bản mỏng
Merck
6
Dung môi n-hexan
Việt Nam
7
Dung môi Ethyl Acetate
Việt Nam
2.3. Thiết bị
Cân phân tích AB 265-S và cân kỹ thuật PB 602-S. Hệ thống cô quay với công
suất cần được cung cấp là 1400W, nhiệt độ tối đa 250oC, tốc độ quay 0-280 rpm.
Máy UV-Vis dùng cho bản mỏng TLC có bước sóng 365/254 nm, cơng suất: 2 đèn
x 15W, nguồn điện: 220-240V/50Hz. Máy quang phổ Bruker (Tensor 27)-KBr
(disk), máy Bruker AM500, máy quang phổ khối lượng micrOTOF-Q II-ESI-QqTOF.
2.4. Tiến hành thí nghiệm

18


Cho 10g (0.04mol) 7-(diethylamino)-4-methyl coumarin tinh khiết và 50ml
CHCl3 vào bình cầu hai cổ, khuấy tan hồn tồn trên bếp khuấy từ, dùng ống nhỏ
giọt cho dung dịch gồm 7,72g (0.04mol) NBS trong 100ml CHCl3 vào bình cầu và
tiếp tục khuấy. Theo dõi phản ứng bằng cách chấm sắc ký bản mỏng sau mỗi 15-30
phút. Phân lập sản phẩm bằng sắc ký cột: Cột sắc ký có đường kính 5 cm và chiều
cao silicagel trong cột là 50 cm. Hệ dung môi triển khai cột Ethyl Acetate: Hexane
(2:10 = VEA: VHexane). Tiến hành nhồi cột và chạy cột, triển khai hệ 100% n-Hexane

để thẩm thấu hết cột, cho dung môi chảy đến vừa ngang mực silicalgel thì khóa cột
lại và cho mẫu dung dịch coumarin thô trong clororform vào. Đến khi dung dịch
coumarin vừa ngang mực silicagel thì cho bơng gịn vào, rồi cho hệ dung mơi chạy
cột đã khảo sát TLC. Thu và kiểm tra các phân đoạn, sau đó cơ quay chân khơng để
thu coumarin tinh khiết.[46]
Coumarin + CHCl3

NBS+CHCl3

Phản ứng

Cô quay chân không

Sắc ký bản mỏng

Sắc ký cột

Dẫn suất coumarin

Hình 2.2. Quy trình tổng hợp dẫn xuất Bromo-Couamarin
2.5. Phương pháp xác định cấu trúc hợp chất
2.5.1. Phổ FT-IR
Với sự phát triển của khoa học công nghệ hiện nay, có rất nhiều phương pháp
phân tích trong phịng thí nghiệm. Quang phổ hồng ngoại là một trong những ứng
dụng giúp việc tìm hiểu thơng tin về cấu trúc phân tử nhanh mà không sử dụng

19


những cách tính tốn phức tạp [47]. Phổ FT-IR được sử dụng để phân tích các hợp

chất hữu cơ là phổ biến nhất. Bức xạ hồng ngoại thì khơng có đủ năng lượng hiệu
quả để gây nên kích thích electron, nhưng nó là nguyên nhân làm cho những
nguyên tử, nhóm nguyên tử trong những hợp chất hữu cơ dao động nhanh hơn của
các liên kết cộng hóa trị liên kết với nhau. Những dao động này thì được định lượng
và chúng xuất hiện, những hợp chất hấp thu năng lượng IR trong những vùng riêng
biệt của phổ. Vùng phố hồng ngoại có thể chia làm 3 vùng trong bảng 3.1 như sau:
Phạm vi
Độ dài sóng
Số sóng
Năng lượng

Bảng 2.1. Phạm vi phổ hồng ngoại.
Hồng ngoại xa
Hồng ngoại trung bình
50-1000 µm
2.5-50 µm
-1
200-10 cm
4000-200 cm-1
0.025-0.0012 eV 0.5 – 0.025 eV

Hồng ngoại gần
0.8-2.5 µm
12500-4000 cm-1
1.55-0.5 eV

Tần số của một giao động giãn và vị trí của nó trong phổ IR liên quan đến hai hệ
số. Khối lượng của những nguyên tử liên kết là các nguyên tử nhẹ sẽ dao động ở tần
số cao hơn so với một nguyên tử nặng hơn và liên quan đến sự cứng nhắc của liên
kết. Liên kết ba thì cứng hơn và dao động ở tần số cao hơn những liên kết đơi và

liên liên kết đơi thì cứng hơn liên kết đơn (dao động ở tần số cao hơn). Tần số dao
động giãn của nhóm liên quan đến hydro như: C-H, N-H, O-H luôn luôn xuất hiện ở
tần số cao.
Bảng 2.2. Tần số dao động của một vài nhóm chức.
Liên kết
Phạm vi tần số (cm-1)
C-H
2853-2962
O-H
3590-3650
N-H
3300-3500
2100-2260
C C
C=C
1620-1680
2220-2260
C N
C=O
1630-1780
2.5.2. Phồ NMR
Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (nuclear magnetic resonance spectroscopy-NMR) là
một trong những kỹ thuật phân tích dụng cụ hiện đại nhất được sử dụng để xác định
cấu trúc phân tử, xác định thành phần hóa học trong một mẫu chất, nghiên cứu động
học và cơ chế phản ứng. Trong hơn 50 năm đã qua, NMR đã là kỹ thuật dẫn đầu
hoàn thành cuộc cách mạng phân giải cấu trúc hợp chất hữu cơ. Giống như các kỹ
thuật phổ học khác, NMR phụ thuộc vào sự thay đổi năng lượng lượng tử hóa gây
ra trong phân tử khi tương tác với bức xạ điện từ. Năng lượng cần thiết cho NMR là
trong phạm vi tần số radio của phổ điện từ và năng lượng cần thiết thì thấp hơn hơn
nhiều năng lượng cần thiết bởi các phương pháp phổ học khác. Do khó khăn trong

20


tái sản xuất từ trường đủ chính xác cho phổ NMR, một chuẩn nội được sử dụng như
là một điểm tham chiếu. Vị trí của một tín hiệu NMR được đo liên quan đến sự hấp
thu của chuẩn. Tetramethyl Silan (TMS) (CH3)4Si, là chuẩn cho phổ 1H và 13C
NMR. Độ dời hóa học được đo ở tần số (Hz) tương ứng với một vị trí của tín hiệu
liên quan đến TMS. Thông thường chuyển đổi tần số thành giá trị  (ppm) bằng
cách chia tần số độ dời hóa học với tần số của máy phổ. Sự chuyển đồi này cho ra
một kết quả quan trọng, độ dời hóa học là độc lập với tần số của máy phổ. Độ dịch
chuyển hóa học cho biết vị trí của tín hiệu đo [47].
; M = mega= million
Đa số các hợp chất hữu cơ đều có các proton hấp thu trong khoảng 0-12 δ ppm
trong vùng từ trường thấp so với TMS và các 13C hấp thu trong khoảng 1-220 δ
ppm trong vùng từ trường thấp so với TMS. Phổ 1H-NMR cho biết có bao nhiêu
loại proton trong phân tử và cũng cho biết mỗi loại proton đó có bao nhiêu nguyên
tử H. Mỗi một loại proton trong phân tử cho một mũi cộng hưởng (mũi đơn) hoặc bị
chẻ tách thành nhiều mũi cộng hưởng (mũi đa). Sự chẻ mũi này được gọi là sự spinspin hoặc sự ghép cặp do các proton ở kề bên đã tương tác lên proton đang khảo sát,
số lượng mũi bị chẻ tách tuân theo quy luật n+1 và có diện tích tương đối theo tỉ lệ
của tam giác Pascal. Hằng số ghép (J), đơn vị đo tính bằng Hertz (Hz), là khoảng
cách giữa hai proton ở kề bên ghép từ với nhau trên phổ 1H-NMR tạo tín hiệu là
mũi đơi. Do hai proton này ghép từ với nhau (còn gọi là tách spin-spin) nên khoảng
cách giữa các mũi đơi trong các tín hiệu của hai loại proton này sẽ bằng nhau. Các
hằng số ghép thường có giá trị trong khoảng 0-18 Hz. Phổ 13C-NMR cho thông tin
quan trọng về khung sườn cacbon của hợp chất hữu cơ. Hạt nhân đồng vị C-13 có
từ tính nên có thể truy suất được trong phổ cộng hưởng từ hạt nhân. Vì hàm lượng
đồng vị C-13 rất thấp nên độ nhạy trong phổ NMR của hạt nhân 13C so với của
proton 1H vào khoảng 1/5700. Phổ 13C-NMR có các đặc điểm khác với phổ 1HNMR như: mỗi cacbon riêng biệt chỉ cho một tín hiệu mũi đơn duy nhất, khơng có
sự chẻ mũi. Trong một thực nghiệm DEPT, các tín hiệu trong phổ NMR 13C có thể

bị nén lại hoặc đảo chiều phụ thuộc vào số proton liên kết với nguyên tử carbon và
cài đặt chương trình xung. Thực nghiệm DEPT (45) cung cấp một phổ NMR 13C ở
đó chỉ các nguyên tử carbon mà có các proton gắn vào các nguyên tử carbon xuất
hiện. Các tín hiệu do các nguyên tử carbon tứ cấp không xuất hiện. Phổ cho bởi
chương trình xung DEPT (90) trình bày các tín hiệu chỉ từ các nguyên tử carbon mà
có 1H liên kết với carbon. Các tín hiệu từ các nguyên tử carbon có các nguyên tử
hydro liên kết được quan sát trong phổ NMR 13C từ một thực nghiệm DEPT (135).
Dù gì thì các tín hiệu từ các ngun tử carbon có 2 proton liên kết (carbon methylen
CH2) đã bị đảo chiều (mũi âm). Sự so sánh các phổ từ một bộ của các thực nghiệm
DEPT cho phép chúng ta xác định số proton liên kết với mỗi nguyên tử carbon

21


trong một phân tử. Bảng 3.12 tóm tắt thơng tin mà thu nhận được từ một phổ 13C
được khử ghép cặp băng rộng (broadbands decoupling) và ba phổ thực nghiệm
DEPT.
Bảng 2.3. Đặc tính độ dời hóa học 1H-NMR trong dung mơi CDCl3
Độ dời hóa học
Hợp chất
(
TMS
0.0
Alkan C-C-H

0.9 - 1.9

Amin (C-N-H)

0.6 - 3.0

Alcohol (C-O-H)
Alken (proton allylic) (C=C-C-H)
Alkyn (C≡C-H)
Carbonyl (O=C-C-H)
Halide (X-C-H)
Hydrocarbon thơm (proton benzylic) (Ar-C-H)
Alcol ,ester, ether (O-C-H)
Alken (C=C-H)
Phenol (Ar-O-H)
Amid (O=C-N-H)
Hợp chất hydrocarbon thơm (Ar-H)
Aldehyd (O=C-H)
Acid carboxylic (O=C-O-H)

0.5 - 5.0
1.6 - 2.5
1.7 - 3.1
1.9 - 3.3
2.1 - 4.5
2.2 - 3.0
3.2 - 5.2
4.5 - 7.3
4.0 - 8.0
5.0 - 8.0
6.5 - 8.5
9.5 - 10.5
9.7 - 12.5

22

Bảng 2.4. Đặc tính của các độ dời hóa học 13C-NMR trong dung mơi CDCl3
Hợp chất
Độ dời hóa học (ppm)
TMS, chất tham chiếu
0
CDCl3
77
Alkan (C-CH3)
7 - 30
Alkan (C-CH2)
15 - 40
Alkan (C-CH) và (C-C)
15 - 40
Carboxylic acid, ester và amid (C20 - 35
C=O)
Allyl (C-C=C)
20 - 45
Alkan (C-Ar)
20 - 45
Keton, aldehyd (C-C=O)
30 - 45
Amin (C-N)
30 - 65
Iodid (C-I)
20 - 45
Bromid (C-Br)
25 - 65
Chloride (C-Cl)

45 - 70
Fluorid (C-F)
80 - 95
Alcol (C-OH), ether (C-OR), ester
50 - 80
Alkyn (C≡C)
65 - 90
Alken (C=C)
80 - 160
Aromatic carbon
110 - 175
Nitril (C≡N)
110 - 125
Carboxylic acid, ester và amid (C=O)
160 - 180
Keton, aldehyd (C=O)
185 - 220
13
Bảng 2.5. Hướng của các tín hiệu C trong các thực nghiệm NMR, DEPT
Kiểu phổ 13C
CH3
CH2
CH
C
a
Khử ghép cặp băng rộng
+
+
+
+

DEPT (45)
+
+
+
0b
DEPT (90)
0
0
+
0
c
DEPT (135)
+
+
0
+
b
c
a : Tín hiệu dương; 0 : khơng có tín hiệu; - : tín hiệu âm
2.5.3. Phổ HR-MS
HR-MS (High Resolution Mass Spectroscopy) là khối phổ phân giải cao được sử
dụng trong nhiều thập kỷ để xác định cấu tạo các hợp chất cũng như sự biến đổi của
các phản ứng. Các phép đo quang phổ khối lượng thường rất nhanh chóng, do đó nó
trở thành phương pháp lý tưởng để cung cấp thông tin về các chất trung gian, theo
dõi việc tiêu thụ chất phản ứng và sự hình thành sản phẩm. Đây là phương pháp
nghiên cứu các chất bằng cách đo, phân tích chính xác khối lượng phân tử của chất

23

dựa trên sự chuyển động của các hạt mang điện hay ion trong một điện trường hoặc
từ trường nhất định. Khối phổ là một biểu đồ phản ánh số lượng các ion với các
khối lượng khác nhau đã được ghi nhận sau khi đi qua bộ phận tách ion. Khối phổ
đồ gồm trục x miêu tả khối lượng của ion (m/z) thể hiện dưới dạng một tín hiệu gọi
là vạch phổ hay một peak. Cường độ của peak thể hiện trên trục y miêu tả hàm
lương của ion đó. Peak có cường độ cao nhất gọi là peak cơ sở (base peak), người ta
quy ước xem cường độ của eak cơ sở là 1 hay 100%, các peak còn lại định tính ra
phần trăm của peak cơ sở.
2.6. Phương pháp mơ phỏng hoạt tính sinh học
Dựa trên các tài liệu về docking phân tử, chúng tôi tiến hành xây dựng quy trình
thực hiện mơ phỏng docking phân tử như sơ đồ hình 3.3. Để việc đánh giá hoạt tính
sinh học của các dòng tế bào ung thư, nấm, khuẩn, enzyme, điển hình là đánh giá
hoạt tính kháng viêm của dịng tế bào 4WCU được lấy từ ngân hàng dữ liệu Protein
Data Banks có kết quả cao, phải xác định được tâm hoạt tính trên đại phân tử của
receptor được thực hiện trên phần mềm Dicovery Studio 2021. Tối ưu hóa năng
lượng dựa trên phần mềm Avogadro. Đối với đại phân tử này, chúng tơi nhận thấy
có 4 chuỗi A, B, C, D ứng với 4 tâm hoạt tính tương ứng A (X = 23.141, Y = 1.448, Z = -6.589), B (X = 28.471, Y = -61.251, Z = -29.144), C (X =31.593, Y=
6.367, Z= -47,066) và D (X= 17.411, Y= -54.200, Z= -69.921). Qua thực hiện
docking với ligand Cou-Br, chúng tơi nhận thấy chỉ có 1 tâm hoạt tính của ligand C
là bền nhất vì nó có giá trị năng lượng tự do G âm nhất nên tiến hành docking với
ligand đã tồn tại trong receptor 4WCU. Đối với các tế bào ung thư khác cũng tính
tốn tương tự như dòng tế bào 4WCU bằng phầm mềm AutodockTools, Discovery
Studio 2021. [48-49]
Cơng thức tính năng lượng tự do G như sau:
Gbind = HvdW + Hhbond + Helec + Sconf + Gdesolv [50]
Trong đó: HvdW: giá trị van der Waals
Hhbond: liên kết hydro
Helec: tĩnh điện của phối tử
Sconf: giá trị entropy của phối tử

24