Nguyên cứu tổng hợp dẫn xuất ester của 10dihydroartemisinin từ artemisinin

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN

NGUYỄN BÍCH THÚY
NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP DẪN XUẤT
ESTER CỦA 10-DIHYDROARTEMISININ
TỪ ARTEMISININ
Chuyên ngành: HÓA HỮU CƠ
Mã ngành: 604427
Hướng dẫn khoa học: Ts. ĐẶNG CHÍ HIỀN
CẦN THƠ – 2011
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN

NGUYỄN BÍCH THÚY
NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP DẪN XUẤT
ESTER CỦA 10-DIHYDROARTEMISININ
TỪ ARTEMISININ
Chuyên ngành: HÓA HỮU CƠ
Mã ngành: 604427
ĐỀ CƯƠNG LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC
Hướng dẫn khoa học: Ts. ĐẶNG CHÍ HIỀN
Học viên thực hiện Duyệt của Hội đồng Duyệt của GVHD

Nguyễn Bích Thúy Ts. Đặng Chí Hiền
CẦN THƠ – 2011
MỤC LỤC

Chuyên ngành: HÓA HỮU CƠ 1
Hướng dẫn khoa học: Ts. ĐẶNG CHÍ HIỀN 1
Chuyên ngành: HÓA HỮU CƠ 2

ĐẶT VẤN ĐỀ 4
Giới thiệu 4
Điểm mới của đề tài 5
Mục tiêu của đề tài 6
Nội dung nghiên cứu 6
Dự kiến kết quả thực hiện 7
Thời gian thực hiện: Từ 9/2011 đến 9/2012 7
TỔNG QUAN TÀI LIỆU 8
Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 8
Các tài liệu mới nhất liên quan đến chủ đề của nghiên cứu 10
VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 12
Vật liệu nghiên cứu 12
Phương pháp thực hiện 12
Phương pháp xử lý số liệu 13
TÀI LIỆU THAM KHẢO 14
ĐẶT VẤN ĐỀ

Giới thiệu
Sốt rét là một căn bệnh truyền nhiễm làm chết hàng triệu người mỗi năm.
Bệnh chủ yếu tập trung ở một số nước kém phát triển, nằm trong vùng khí hậu
nhiệt đới và cận nhiệt đới. Việt Nam là một trong những nước có tình hình sốt rét
rất nghiêm trọng. Điều nguy hiểm là ký sinh trùng sốt rét Plasmodium falciparum
đã kháng với các loại thuốc đặc trị như: quinine, chloroquine, pyrimethamine.
Ngày nay, artemisinin được xem là một loại thuốc hữu hiệu trong điều trị bệnh sốt
rét. Artemisinin được phân lập từ cây Thanh hao hoa vàng (Artemisia annua L.), họ
Asteriaceae. Khác với các thuốc chống sốt rét hiện đang dùng có cấu trúc dị vòng
chứa nitrogen, artemisinin là một sesquiterpene lactone có cầu nối endoperoxide.
Cầu nối này rất quan trọng đối với tác dụng chống sốt rét của thuốc. Artemisinin có
tác dụng mạnh diệt thể phân liệt, nhưng thực tế không có tác dụng trên thể ngoại
hồng cầu, thể thoa trùng và thể giao tử. Artemisinin được dùng phối hợp với các

thuốc điều tri bệnh sốt rét khác nhằm làm hạn chế sự kháng thuốc của ký sinh
trùng. Tuy nhiên, artemisinin có nhược điểm là kém tan trong nước và trong dầu
nên rất khó sử dụng.
Một số dẫn xuất của artemisinin như: dihydroartemisinin, artesunate,
artemether, artemotil, artelinic acid cũng có hiệu quả cao trong công cuộc đấu tranh
chống lại căn bệnh truyền nhiễm này. Các dẫn xuất này có độ hòa tan tốt hơn
artemisinin nhưng lại gây ra một số tác dụng không mong muốn như: buồn nôn,
đau bụng, tiêu chảy, nhức đầu, chóng mặt, hoa mắt,…
Để khắc phục khả năng hòa tan của artemisinin, các nhà khoa học đã bán
tổng hợp ra hàng trăm dẫn xuất ester và ether khác nhau của artemisinin. Do vậy,
chúng tôi tiến hành nghiên cứu tổng hợp một số dẫn xuất ester mới của 10-
dihydroartemisinin có thể hòa tan trong môi trường nước thuận tiện hơn cho việc
sử dụng và ngăn chặn hiện tượng kháng thuốc của ký sinh trùng sốt rét.
Ở Việt Nam, có rất nhiều công trình nghiên cứu tổng hợp các dẫn xuất của
artemisinin như: “Nghiên cứu tổng hợp một số dẫn xuất của artemisinin có hoạt
tính kháng ký sinh trùng sốt rét cao, có khả năng tan tốt trong nước và trong dầu”
của Trương Thị Thanh Nga hay “Tổng hợp các 10-deoxoartemisinin mới có khả
năng tan trong nước” của Trần Khắc Vũ và Trương Bích Ngân, Đây là cơ sở
khoa học để chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu tổng hợp dẫn xuất
ester của 10-dihydroartemisinin từ artemisinin”.
Điểm mới của đề tài
Lần đầu tiên tổng hợp dẫn xuất ester của 10-dihydroartemisinin từ
artemisinin. Sơ đồ tổng hợp sử dụng các phương pháp và kỹ thuật mới trong tổng
hợp hữu cơ như vi sóng, siêu âm nhằm nâng cao hiệu suất và rút ngắn thời gian
phản ứng.
Mục tiêu của đề tài
Nghiên cứu tổng hợp dẫn xuất ester của 10-dihydroartemisinin từ
artemisinin sử dụng nguồn nguyên liệu ban đầu là artemisinin được sản xuất trong
nước.
Nội dung nghiên cứu

Dihydroartemisinin được điều chế bằng phản ứng hoàn nguyên artemisinin
với tác chất là NaBH
4
/MeOH trong điều kiện siêu âm.
O
O
H
3
C
OH
H
CH
3
H
H
CH
3
O
O
O
O
H
3
C
O
H
CH
3
H
H

CH
3
O
O
NaBH
4
/MeOH
Ultrasonic
Sơ đồ 1 Tổng hợp dihydroartemisinin từ artemisinin
Dihydroartemisinin đã được chuẩn bị từ artemisinin. Acid chlorides đã được
chuẩn bị từ các carboxylic acids tương ứng bằng cách nung nóng với thionyl
chloride ở 50-60ºC khoảng 2-3h và phản ứng với dihydroartemisinin trong sự hiện
diện của triethylamine trong dichloromethane khan ở 0ºC khoảng 2h để cung cấp
các dẫn xuất ester với năng suất 49-58%.
COOH
SOCl
2
50-60
0
C,2-3h
COCl
2/Et
3
N
CH
2
Cl
2
,0
0

C,2h
O
O
O
O
O
H
H
O
Sơ đồ 2 Tổng hợp dẫn xuất từ dihydroartemisinin với biphenyl–4–carboxylic
acid
COOH
SOCl
2
50-60
0
C,2-3h
COCl
2/Et
3
N
CH
2
Cl
2
,0
0
C,2h
O
O

O
O
O
H
H
O
Sơ đồ 3 Tổng hợp dẫn xuất từ dihydroartemisinin với 9–fluorene carboxylic
acid
Đặc điểm của sơ đồ
− Nguyên liệu đầu là biphenyl–4–carboxylic acid và 9–fluorene carboxylic
acid được mua từ ĐỨC.
− Sơ đồ tổng hợp đơn giản và hoàn toàn mới.
− Ứng dụng kỹ thuật siêu âm và vi sóng trong sơ đồ tổng hợp.
Dự kiến kết quả thực hiện
Dẫn xuất ester của 10-dihydroartemisinin từ artemisinin được tạo thành có
tiềm năng điều trị bệnh sốt rét, lại tan tốt hơn trong nước.
Thời gian thực hiện: Từ 9/2011 đến 9/2012
TỔNG QUAN TÀI LIỆU

Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
− Công trình nghiên cứu của Bhakuni et al. (2007), đã cung cấp dữ liệu về
phương pháp để thực hiện chỉ một phản ứng có thể tạo artelinic acid từ artemisinin
bằng sodium borohydride, chlorotrimethylsilane, methyl p-(hydroxymethyl)
benzoate với alcoholic.
O
O
O
O
O
Artemisinin

Reduction
0-5
0
C
O
O
O
O
OH
DHA
Alkylation
O
O
O
O
OCH
2
COOCH
3
THREE
MAL
Hydrolysis
O
O
O
O
OCH
2
COOH
4-5 days

43-53 %
ONE POT PROCESS
12-18 hrs, 91-98%
Artelinic acid
POT
PROCESS
(RT)
Sơ đồ 4 Tổng hợp artelinic acid từ artemisinin
− Công trình nghiên cứu của Ai J. Lin et al. (1988), đã cung cấp dữ liệu và
phương pháp để thực hiện phản ứng tạo ra các dẫn xuất của 10-dihydroartemisinin .
O
O
CH
3
O
O
OH
H
3
C
H
H
H
H
CH
3
H
BF
3
O

O
CH
3
O
O
H
3
C
H
H
H
CH
3
H
H
ROH
O
O
CH
3
O
O
H
3
C
H
H
H
CH
3

H
H
O
O
CH
3
O
O
H
3
C
H
H
H
CH
3
H
H
OR
ROH/BF
3
1.KOH
2.HOAc
O
O
CH
3
O
O
H

3
C
H
H
H
CH
3
H
H
OR
a: R=(R)-CH
2
CH(CH
3
)COOMe
b: R=(S)-CH
2
CH(CH
3
)COOMe
c: R=(S)-CH(CH
3
)CH
2
COOMe
d: R=(R)-CH(CH
3
)CH
2
COOMe

e. R=CH
2
-
a: R=(R)-CH
2
CH(CH
3
)COOH
b: R=(S)-CH
2
CH(CH
3
)COOH
c: R=(S)-CH(CH
3
)CH
2
COOH
d: R=(R)-CH(CH
3
)CH
2
COOH
Art-OH
+
HO(CH
2
)
n
R

BF
3
.Et
2
O
RT
Art-O(CH
2
)
n
R
+
Art-OR
'
a:n=1,R=COOCH
2
CH
3
b:n=2,R=COOCH
3
c:n=3,R=COOCH
3
d:n=1,R=C
6
H
4
COOCH
3
a.R
'

=CH
3
b.R
'
=CH
2
CH
3
2.5%KOH/MeOH
Art-O(CH
2
)
n
R
a:n=1,R=COOK
b:n=2,R=COOK
c:n=3,R=COOK
d:n=1,R=C
6
H
4
COOK
CH
3
COOH
Art-O(CH
2
)
n
R

a:n=1,R=COOH
b:n=2,R=COOH
c:n=3,R=COOH
d:n=1,R=C
6
H
4
COOH
Art=
O
O
CH
3
O
O
H
3
C
H
H
H
H
CH
3
H
Sơ đồ 5 Tổng hợp các dẫn xuất của 10-dihydroartemisinin
− Công trình nghiên cứu của Thái Nguyễn Hùng Thu, Trần Bích Vân và
Phan Đình Châu (1999), đã cung cấp dữ liệu và phương pháp để thực hiện phản
ứng ester hóa tạo ra các dẫn xuất của 10-dihydroartemisinin từ artemisinin .
O

O
O
O
O
O
O
O
O
OH
Ar=
COOC
2
H
5
COOCH
3
O
O
O
O
OCH
2
Ar
xt
KOH
Ar=
COOC
2
H
5

COOCH
3
O
O
O
O
OCH
2
Ar
Ar=
COOH
COOH
NaBH
4
Sơ đồ 6 Bán tổng hợp acid artelinic và acid metaartelinic từ artemisinin
Các tài liệu mới nhất liên quan đến chủ đề của nghiên cứu
- Công trình nghiên cứu của Dejan M. Opsenica và Bogdan A. Solaja (2009), đã
cung cấp dữ liệu và phương pháp để thực hiện phản ứng tạo ra các dẫn xuất
ester
của 10-dihydroartemisinin từ artemisinin
.
O
O
O
O
H
O
H
H
NaBH

4
O
O
O
O
H
H
H
OH
ROH
BF
3
/Et
2
O
O
O
O
O
H
H
H
O
R
SD
90
=6.20mg/kg
SD
90
=3.65mg/kg

R=CH
3
,SD
90
=1.02mg/kg
R=CH
3
CH
2
,SD
90
=1.95mg/kg
O
O
O
O
H
H
H
O
O
O
R
ClCO
2
R/Py
RCOCl/B or (RCO)
2
O/B
B=Py,DMAP,Et

3
N
O
O
O
O
H
H
H
O
O
R
R=CH
3
,SD
90
=0.78mg/kg
R=CH
3
CH
2
,SD
90
=0.63mg/kg
R=CH
3
,SD
90
=1.20mg/kg
R=CH

3
CH
2
,SD
90
=0.66mg/kg
Sơ đồ 7 Tổng hợp các dẫn xuất
ester của 10-dihydroartemisinin từ
artemisinin
- Nguyễn Thị Đức Hạnh (2009), Nghiên cứu chế tạo, tinh sạch glucosamine
hydrochloride và một số dẫn xuất từ vỏ tôm, Luận văn Thạc sĩ Hóa học,
Trường
Đại học Cần Thơ.
- Võ Tấn Minh (2010), Nghiên cứu tổng hợp dẫn xuất D-glucosamine với
thuốc kháng viêm ketoprofen từ glucosamine hydrochloride, Luận văn Thạc sĩ
Hóa học, Trường Đại học Cần Thơ.
- K. L. Martin, M. S. Alphey and M. A. J. Ferguson1, The synthesis of
UDP-N-acetylglucosamine is essential for bloodstream form trypansoma
brucei in vitro and in vivo and UDP-N-acetylglucosamine starvation reveals
a hierarchy in parasite protein glycosylation, JBC Papers in Press. Published,
2008, pp. 1-32.
VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Vật liệu nghiên cứu
Artemisinin được mua từ Công ty DK Pharma, Hà Nội.
Biphenyl–4–carboxylic acid và 9–fluorene carboxylic acid mua từ ĐỨC.
Phương pháp thực hiện
2.1 Tổng hợp dihydroartemisinin
Hỗn hợp của artemisinin trong MeOH được làm lạnh xuống 0-5ºC rồi thêm
NaBH

4
trong khoảng 5 phút và siêu âm trong 30 phút. Hỗn hợp sau phản ứng được
điều chỉnh về pH=5 bằng dung dịch acetic acid:MeOH = 1:1 (v/v). Cô đuổi bớt
MeOH dưới áp suất kém. Chiết hỗn hợp phản ứng bằng EtOAc, làm khan dịch
chiết rồi cô đuổi dung môi thu được dihydroartemisinin.
2.2 Tổng hợp biphenyl–4–carboxylate dihydroartemisinin
Dung dịch dihydroartemisinin (0.50g, 1.75 mmol) và biphenyl-4-carbonyl
chloride (1.14g, 3 equiv, 5.25 mmol) được hòa tan trong dichloromethane khan
(30ml) và thêm triethylamine (0.73 ml, 3 equiv, 5.29 mmol) được nhỏ giọt xuống
bình phản ứng ở 0ºC. Hỗn hợp được khuấy ở 0ºC khoảng 2h. Sau khi phản ứng kết
thúc ta tiến hành rửa với NaHCO
3
bão hòa (25ml) và chiết với dichloromethane
(3x25mL). Lớp hữu cơ được rửa với dung dịch HCl 10% (2x20mL), sau đó với
nước, tiếp tục làm khan bằng Na
2
SO
4
khan và cô đặc dưới áp suất thấp. Các sản
phẩm thô trên sắc ký cột trên silica gel sử dụng ethyl acetate/hexane (1:25) như
chất tách cho sản phẩm thu được tinh khiết (465 mg, 57%) như là một chất rắn màu
trắng.
2.3 Tổng hợp với 9–fluorene carboxylate dihydroartemisinin
Dung dịch dihydroartemisinin (0.50g, 1.75 mmol) và 9–fluorene carbonyl
chloride (1.14g, 3 equiv, 5.25 mmol) được hòa tan trong dichloromethane khan
(30ml) và thêm triethylamine (0.73 ml, 3 equiv, 5.29 mmol) được nhỏ giọt xuống
bình phản ứng ở 0ºC. Hỗn hợp được khuấy ở 0ºC khoảng 2h. Sau khi phản ứng kết
thúc ta tiến hành rửa với NaHCO
3
bão hòa (25ml) và chiết với dichloromethane

(3x25mL). Lớp hữu cơ được rửa với dung dịch HCl 10% (2x20mL), sau đó với
nước, tiếp tục làm khan bằng Na
2
SO
4
khan và cô đặc dưới áp suất thấp. Các sản
phẩm thô trên sắc ký cột trên silica gel sử dụng ethyl acetate/hexane (1:25) như
chất tách cho sản phẩm thu được tinh khiết (465 mg, 57%) như là một chất rắn màu
trắng.
Phương pháp xử lý số liệu
Số liệu được xử lý bằng phần mềm thống kê Statgraphics.
TÀI LIỆU THAM KHẢO

(1) Chandan Singh et al. (2008), Orally active esters of dihydroartemisinin:
Synthesis and antimalarial activity against multidrug-resistant Plasmodium
yoelii in mice, Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters 18, pp. 1436–1441.
(2) Bhakuni et al. (2007), Process for one pot conversion of artemisinin into
artelinic acid, U.S. Cl, pp. 354-549.
(3) Ai J. Lin et al. (1988), Antimalarial Activity of New Water-Soluble
Dihydroartemisinin Derivatives. Stereospecificity of the Ether Side Chain,
Division of Experimental Therapeutics, Walter Reed Army Institute of
Research, Washington, pp. 1249-1252.
(4) Ai Jeng Lin et al. (1986), Antimalarial Activity of New Water-Soluble
Dihydroartemisinin Derivatives. Division of Experimental Therapeutics,
Walter Reed Army Institute of Research, Washington, D.C. pp. 2147-
2150.
(5) Thái Nguyễn Hùng Thu, Trần Bích Vân, Phan Đình Châu (1999), Nghiên
cứu bán tổng hợp và các yếu tố ảnh hưởng lên quá trình điều chế acid
artelinic và acid metaartelinic, Tạp chí dược học, (6), tr.12-14.