Tổng hợp và nghiên cứu hoạt tính sinh học một số kentone α, β- không no có cấu trúc tương tự trong thiên nhiên

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
-----------------------------

LÊ PHONG

TỔNG HỢP VÀ NGHIÊN CỨU HOẠT TÍNH SINH HỌC
CỦA MỘT SỐ KETONE ,-KHÔNG NO
CÓ CẤU TRÚC TƯƠNG TỰ TRONG THIÊN NHIÊN

LUẬN ÁN TIẾN SỸ HOÁ HỌC

HÀ NỘI – 2016


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN ............................................................................................ 3
1.1 Giới thiệu về các hợp chất ketone α,β-không no .................................................. 3
1.1.1 Đặc điểm cấu tạo, quang phổ ......................................................................... 3
1.1.2 Các hợp chất ketone α,β-không no có nguồn gốc thực vật ............................ 5
1.1.2.1 Các chalcone ........................................................................................... 5
1.1.2.2 Các flavone ............................................................................................. 7
1.1.2.3 Các ketone α,β-không no có nguồn gốc thực vật khác ........................... 8
a. Giới thiệu về zerumbone.............................................................................. 9
b. Một số chuyển hóa chính của zerumbone ................................................. 12
c. Giới thiệu về chalcone ............................................................................... 14

1.1.3 Phản ứng tổng hợp chalcone ........................................................................ 16
1.1.3.1 Tổng hợp chalcone bằng phản ứng Claisen-Schmidt ........................... 16
1.1.3.2 Tổng hợp chalcone bằng phản ứng Wittig ........................................... 18
1.1.3.3 Tổng hợp chalcone từ các bazơ Schiff ................................................. 19
1.1.3.4 Tổng hợp chalcone từ các hợp chất cơ kim .......................................... 19
1.1.3.5 Tổng hợp chalcone từ các dẫn xuất α,β-dibromochalcone ................... 20
1.1.3.6 Tổng hợp chalcone bằng phản ứng quang hóa Fries ............................ 20
1.1.3.7 Tổng hợp chalcone từ các β-chlorovinyl ketone .................................. 20
1.1.4 Hoạt tính sinh học của các ketone α,β-không no ......................................... 21
1.1.4.1 Hoạt tính gây độc tế bào ....................................................................... 21
1.1.4.2 Hoạt tính chống sốt rét ......................................................................... 23
1.1.4.3 Hoạt tính kháng khuẩn.......................................................................... 24
1.1.4.4 Hoạt tính kháng nấm ............................................................................ 25
1.1.4.5 Hoạt tính kháng viêm ........................................................................... 26
1.1.4.6 Hoạt tính kháng virus ........................................................................... 27
1.2 Giới thiệu về hoạt tính IDO và hoạt tính ức chế sự hình thành và phát triển
khối u ba chiều trên thạch mềm ................................................................................ 28
1.2.1 Hoạt tính ức chế IDO (indoleamine-2,3-dioxygenase) ................................ 28
1.2.2 Hoạt tính ức chế sự hình thành và phát triển khối u 3 chiều trên thạch
mềm....................................................................................................................... 31
CHƯƠNG II. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................ 32
i


2.1 Đối tượng nghiên cứu.......................................................................................... 32
2.2 Phương pháp nghiên cứu ..................................................................................... 33
2.2.1 Đối với zerumbone và dẫn xuất zerumbone oxide ...................................... 33
2.2.2 Đối với các phản ứng tổng hợp chalcone .................................................... 34
2.3 Hóa chất, thiết bị nghiên cứu. ............................................................................. 35
2.3.1 Hóa chất, dung môi ...................................................................................... 35

2.3.2 Thiết bị dùng cho nghiên cứu ...................................................................... 36
2.4 Phương pháp đánh giá hoạt tính gây độc tế bào ................................................. 36
2.4.1 Phương pháp thử khả năng gây độc tế bào (cytotoxicity) ........................... 36
2.4.2 Phương pháp đánh giá hoạt tính ức chế sự hình thành và phát triển
khối u 3 chiều trên thạch mềm in vitro. ................................................................ 37
2.5 Phương pháp đánh giá hoạt tính IDO in vitro. .................................................... 38
CHƯƠNG III: THỰC NGHIỆM................................................................................... 39
3.1 Tổng hợp các dẫn xuất của zerumbone ............................................................... 39
3.1.1 Tổng hợp các tổ hợp (112-114) của azazerumbone và azazerumbone
oxide với AZT ....................................................................................................... 39
3.1.1.1 Chuẩn bị các azazerumbone (102, 103) ............................................... 39
a. Tổng hợp zerumbone oxime (100, 101) .................................................... 39
b. Chuyển vị Beckmann zerumbone oxime ................................................... 39
3.1.1.2 Chuẩn bị các azazerumbone oxide (107, 108) ..................................... 40
a. Tổng hợp zerumbone oxide (104) ............................................................. 40
b. Tổng hợp zerumbone oxide oxime 105, 106 ............................................. 40
c. Chuyển vị Beckmann zerumbone oxide oxime ......................................... 40
3.1.1.3 Tổng hợp các azazerumbone và azazerumbone oxide propargyl
(109-111) .......................................................................................................... 40
3.1.1.4 Qui trình chung cho phản ứng đóng vòng Click triazole của các
azazerumbone propargyl (109, 110) và azazerumbone oxide propargyl
(111) với AZT................................................................................................... 41
3.1.2 Tổng hợp các tổ hợp của các azazerumbone và azazerumbone oxide
với artemisinin (116-118) ..................................................................................... 41
3.1.2.1 Tổng hợp 2-(10β-dihydroarteminoxy)ethyl bromide (92) ................... 42
3.1.2.2 Qui trình chung cho tổng hợp các tổ hợp của các azazerumbone,
azazerumbone oxide với artemisinin (116-118) ............................................... 42
3.1.3 Tổng hợp các tổ hợp của azazerumbone và azazerumbone oxide với
PBr 121-122 .......................................................................................................... 43
ii

3.1.3.1 Tổng hợp PBr 120 ................................................................................ 43
3.1.3.2 Qui trình chung tổng hợp các sản phẩm của azazerumbone và
azazerumbone oxide với PBr (121-122) ........................................................... 43
3.1.4 Tổng hợp azazerumbone acetic acid (124) .................................................. 43
3.1.4.1 Tổng hợp ethyl azazerumbone acetate (123) ........................................ 43
3.1.4.2 Tổng hợp azazerumbone acetic acid (124) ........................................... 44
3.2 Tổng hợp các chalcone chứa các nucleobase và dẫn xuất có nguồn gốc
thiên nhiên ................................................................................................................. 44
3.2.1 Tổng hợp các chalcone chứa vòng thymine (148-158) ............................... 44
3.2.1.1 Tổng hợp 5ꞌ-chloromethyl-2ꞌ-hydroxyacetophenone (126) .................. 44
3.2.1.2 Tổng hợp 5ꞌ-thyminylmethyl-2ꞌ-hydroxyacetophenone (127) ............. 45
3.2.1.3 Tổng hợp 3-chloromethyl-4-methoxybenzaldehyde (130a) ................. 45
3.2.1.4 Qui trình chung cho tổng hợp các dẫn xuất của 4methoxybenzaldehyde (143-145) ..................................................................... 45
3.2.1.5 Tổng hợp các chalcone chứa vòng thymine không chứa nhóm –
OH ở hợp phần aldehyde 148-152, 156-158 .................................................... 46
3.2.1.6 Tổng hợp các chalcone chứa vòng thymine có nhóm –OH ở hợp
phần aldehyde 153-155 ..................................................................................... 47
3.2.2 Tổng hợp các chalcone chứa vòng uracil 159-168 ...................................... 50
3.2.2.1 Tổng hợp 5ꞌ-uracilylmethyl-2ꞌ-hydroxyacetophenone (128) ................ 50
3.2.2.2 Tổng hợp các chalcone chứa vòng uracil không chứa nhóm -OH
ở hợp phần aldehyde (159-162, 166-168) ........................................................ 50
3.2.2.3 Tổng hợp các chalcone chứa vòng uracil có hợp phần aldehyde
chứa nhóm –OH (163-165)............................................................................... 51
3.2.3 Tổng hợp các chalcone chứa vòng 5-fluorouracil (171-179) ...................... 53
3.2.3.1 Tổng hợp 5ꞌ-(5-fluorouracilyl)methyl-2ꞌ-hydroxyacetophenone
(169).................................................................................................................. 53
3.2.3.2 Qui trình chung cho tổng hợp 4-methoxy-3thyminylmethylbenzaldehyde (146) và 4-methoxy-3uracilylmethylbenzaldehyde (147) ................................................................... 53
3.2.3.3 Qui trình chung để tổng hợp các chalcone chứa vòng 5fluorouracil (171-179) ...................................................................................... 54

3.2.3.4 Tổng hợp các tổ hợp của chalcone và 5-fluorouracil thông qua
cầu liên kết 1,2,3 triazole (189-193). ................................................................ 55
3.3 Tổng hợp các ketone α,β-không no khác ............................................................ 60
iii


3.3.1 Tổng hợp các ketone α,β-không no chứa nhóm imidazole 196-202 ........... 60
3.3.1.1 Tổng hợp 5ꞌ-(1-imidazolyl)methyl-2ꞌ-hydroxyacetophenone (195) ..... 60
3.3.1.2 Tổng hợp các chalcone chứa vòng imidazole ...................................... 61
3.3.2 Tổng hợp các ketone α,β-không no chứa nhóm phenylacetamide 205211......................................................................................................................... 62
3.3.2.1 Tổng hợp 5ꞌ-cyanomethyl-2ꞌ-hydroxyacetophenone 203 ..................... 62
3.3.2.2 Tổng hợp 3'-acetyl-4'-hydroxyphenylacetamide 204 ........................... 62
3.3.2.3 Qui trình chung tổng hợp các 2'-hydroxy-5'-chalconylacetamide
205-211 ............................................................................................................. 63
3.3.3 Tổng hợp các ketone α,β-không no chứa nhóm methoxymethyl 216230......................................................................................................................... 64
3.3.3.1 Tổng hợp các ketone α,β-không no chứa nhóm methoxymethyl từ
2ꞌ-hydroxyacetophenone 216-223 .................................................................... 64
a. Tổng hợp 5ꞌ-methoxymethyl-2ꞌ-hydroxyacetophenone 212 ...................... 64
b. Tổng hợp các 5ꞌ-methoxymethyl-2ꞌ-hydroxychalcone 216-223 ................ 64
3.3.3.2 Tổng hợp các ketone α,β-không no chứa nhóm methoxymethyl từ
4ꞌ-hydroxyacetophenone 224-230 .................................................................... 65
a. Tổng hợp 3ꞌ-chloromethyl-4ꞌ-hydroxyacetophenone 214.......................... 65
b. Tổng hợp 3ꞌ-methoxymethyl-4ꞌ-hydroxyacetophenone 215 ..................... 66
c. Qui trình chung tổng hợp các 3ꞌ-methoxymethyl-4ꞌ-hydroxychalcone
224-230 .......................................................................................................... 66
3.3.4 Tổng hợp một số các chalcone chứa nhóm 4-isopropyl khác 233-237 ....... 67
3.3.4.1 Qui trình chung tổng hợp các chalcone 233-235.................................. 67
3.3.4.2 Tổng hợp chalcone 236 ........................................................................ 68
3.3.4.3 Tổng hợp 4'-hydroxy-3'-(piperidinylmethyl)-4-isopropylchalcone
(237).................................................................................................................. 68

3.4 Nghiên cứu hoạt tính gây độc tế bào của các ketone α,β-không no tổng hợp
được ........................................................................................................................... 69
3.5 Nghiên cứu hoạt tính ức chế sự hình thành và phát triển khối u 3 chiều trên
thạch mềm của một số ketone α,β-không no tổng hợp được .................................... 69
3.6 Phương pháp xác định hoạt tính ức chế IDO. ..................................................... 69
CHƯƠNG IV. KẾT QUẢ THẢO LUẬN ..................................................................... 70
4.1 Tổng hợp một số dẫn xuất ketone α,β-không no có cấu trúc tương tự trong
thiên nhiên ................................................................................................................. 70
4.1.1 Tổng hợp các dẫn xuất của zerumbone........................................................ 70
iv


4.1.1.1 Tổ hợp của các azazerumbone với AZT............................................... 74
4.1.1.2 Tổ hợp các aza của zerumbone với dihydroartemisinin ....................... 80
4.1.1.3 Tổ hợp của các azazerumbone và azazerumbone oxide với PBr ......... 85
4.1.1.4 Tổ hợp của các aza của zerumbone với acetic acid .............................. 87
4.1.2 Tổng hợp một số chalcone chứa thymine, uracil và dẫn xuất 5fluorouracil ............................................................................................................ 89
4.1.2.1 Tổng hợp các hợp chất trung gian ketone chứa nhóm thymine,
uracil và aldehyde chứa các dẫn xuất của piperazine ....................................... 90
4.1.2.2 Tổng hợp một số chalcone chứa thymine ............................................. 93
4.1.2.3 Tổng hợp một số chalcone chứa uracil ................................................. 99
4.1.2.3 Tổng hợp một số chalcone chứa dẫn xuất 5-fluorouracil. .................. 106
4.2 Tổng hợp các dẫn xuất ketone α,β-không no khác ........................................... 118
4.2.1 Tổng hợp các dẫn xuất ketone α,β-không no có chứa imidazole .............. 119
4.2.2 Tổng hợp các dẫn xuất ketone α,β-không no có chứa nhóm
phenylacetamide ................................................................................................. 124
4.2.3 Tổng hợp các dẫn xuất ketone α,β-không no có chứa nhóm
methoxymethyl ................................................................................................... 127
4.2.4 Tổng hợp một số các chalcone chứa nhóm 4-isopropyl khác .................... 131
4.3 Kết quả nghiên cứu hoạt tính sinh học của các hợp chất ketone α,β-không

no đã tổng hợp ......................................................................................................... 133
4.3.1 Hoạt tính gây độc tế bào của các dẫn xuất zerumbone .............................. 133
4.3.2 Hoạt tính gây độc tế bào của các chalcone chứa các nucleoside ............... 135
4.3.2.1 Hoạt tính gây độc tế bào in vitro của các chalcone chứa thymine
và uracil .......................................................................................................... 135
4.3.2.2 Hoạt tính gây độc tế bào của các chalcone chứa 5-fluorouracil ......... 136
4.3.3 Kết quả nghiên cứu hoạt tính gây độc tế bào của các chalcone chứa
nhóm acetamide .................................................................................................. 138
4.3.4 Kết quả nghiên cứu hoạt tính gây độc tế bào của các chalcone chứa
nhóm methoxymethyl trong vòng A ................................................................... 139
4.3.5 Nghiên cứu ảnh hưởng của hợp phần ketone đến hoạt tính gây độc tế
bào của các chalcone ........................................................................................... 140
4.3.6 Nghiên cứu hoạt tính ức chế Indoleamine-2,3-dioxygenase (IDO)........... 141
4.3.7 Nghiên cứu hoạt tính ức chế sự hình thành và phát triển của các khối u
Hep-G2 trên thạch mềm ...................................................................................... 143
V. KẾT LUẬN ............................................................................................................145
v


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng

Tên bảng

Trang

1.1 Một số chalcone điển hình có hoạt tính sinh học từ thực vật

6

1.2 Một số các flavone điển hình từ thực vật và hoạt tính sinh học của

7

chúng
1.3 Một số ketone α,β-không no điển hình khác trong thực vật

9

4.1 Dữ liệu phổ NMR của 104 và 105/106

72

4.2 Dữ liệu phổ NMR của hợp chất 107 và 108

75

4.3 Dữ liệu phổ NMR của hợp chất 109, 110, 111

77

4.4 Dữ liệu phổ NMR của hợp chất 112, 113, 114

80

4.5 Dữ liệu phổ NMR của hợp chất 116, 117, 118

85

4.6 Dữ liệu phổ NMR của hợp chất 121, 122

87

4.7 Tín hiệu phổ 1H-NMR của chalcone chứa hợp phần thymine

98

4.8 Tín hiệu phổ 13C-NMR của chalcone chứa hợp phần thymine

100

4.9 Tín hiệu phổ 1H-NMR của chalcone chứa hợp phần uracil

104

4.10 Tín hiệu phổ 13C-NMR của chalcone chứa hợp phần uracil

106

4.11 Tín hiệu phổ 1H-NMR của chalcone chứa hợp phần 5-fluorouracil

111

4.12 Tín hiệu phổ 13C-NMR của chalcone chứa hợp phần 5-fluorouracil

112

4.13 Tín hiệu phổ 1H-NMR của chalcone chứa hợp phần 5-fluorouracil và

118

triazole
4.14 Tín hiệu phổ 13C-NMR của chalcone chứa hợp phần 5-fluorouracil và

119

triazole
4.15 Tín hiệu phổ 1H-NMR của chalcone chứa hợp phần Imidazole

123

4.16 Tín hiệu phổ 13C-NMR của chalcone chứa hợp phần Imidazole

124

4.17 Tín hiệu phổ 1H-NMR của chalcone chứa hợp phần Acetamide

126

4.18 Tín hiệu phổ 13C-NMR của chalcone chứa hợp phần Acetamide

127

4.19 Tín hiệu phổ 1H-NMR của chalcone chứa hợp phần 2'-hydroxy-5’-

129

methoxymethyl
4.20 Tín hiệu phổ 13C-NMR của chalcone chứa hợp phần 2'-hydroxy-5’-

130

methoxymethyl
4.21 Tín hiệu phổ 1H-NMR của chalcone chứa hợp phần 4'-hydroxy-3’methoxymethyl
vi

131


4.22 Tín hiệu phổ 13C-NMR của chalcone chứa hợp phần 4'-hydroxy-3’-

132

methoxymethyl
4.23 Tín hiệu phổ 1H-NMR của chalcone chứa hợp phần Isopropyl

133

4.24 Tín hiệu phổ 13C-NMR của chalcone chứa hợp phần Isopropyl

133

4.25 Hoạt tính gây độc tế bào của các dẫn xuất của zerumbone

134

4.26 Hoạt tính gây độc tế bào của các chalcone chứa thymine và uracil

136

4.27 Hoạt tính gây độc tế bào của các tổ hợp của chalcone với 5-

138

fluorouracil
4.28 Hoạt tính gây độc tế bào của các chalcone chứa nhóm acetamide

140

4.29 Hoạt tính gây độc tế bào của các chalcone chứa nhóm methoxymethyl

141

4.30 Sự phụ thuộc của hoạt tính gây độc tế bào vào hợp phần ketone

142

4.31 Kết quả đánh giá hoạt tính ức chế hình thành khối u trên thạch mềm

144

của một số chalcone

vii


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình

Tên hình

1.1 Quá trình sinh tổng hợp và chuyển hóa chalcone thành các hợp

Trang
16

chất khác nhau
4.1 Một phần phổ HSQC của 112

79

4.2 Một phần phổ HMBC của 112

79

4.3 Một phần phổ HSQC của 116

83

4.4 Một phần phổ HMBC của 116

84

4.5 Phổ HRMS của 116

84

4.6 Một phần phổ 1H-NMR của 153

96

4.7 Phổ 13C-NMR của 153

96

4.8 Một phần phổ HSQC của 153

97

4.9 Một phần phổ HMBC của hợp chất 153

97

4.10 Một phần phổ 1H-NMR của 163

102

4.11 Phổ 13C-NMR của 163

102

4.12 Một phần phổ HSQC của 163

103

4.13 Một phần phổ HMBC của 163

103

4.14 Phổ 1H-NMR của 171

109

4.15 Phổ 13C-NMR của 171

109

4.16 Một phần phổ HMBC của 171

110

4.17 Một phần phổ HSQC của 171

110

4.18 Phổ 1H-NMR của 189

116

4.19 Phổ 13C-NMR của 189

116

4.20 Một phần phổ HSQC của 189

117

4.21 Một phần trong phổ HMBC của 189

117

4.22 Một phần phổ 1H-NMR của 197

121

4.23 Một phần của phổ HSQC của 197

122

4.24 Một phần phổ HMBC của 197

122

4.25 Cấu trúc của các chalcone chứa nhóm methoxymethyl

129

4.26 Hình ảnh các khối u trên thạch mềm của mẫu đối chứng (a), mẫu

144

152 (b), mẫu 226 (c), 219 (d), 237 (e) và 162 (f)

viii


DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ
Sơ đồ

Tên sơ đồ

Trang

1.1

Sinh tổng hợp zerumbone

10

4.1

Quá trình tổng hợp các azazerumbone 102 và 103

72

4.2

Quá trình tổng hợp các azazerumbone oxime

72

4.3

Quá trình tổng hợp các azazerumbone oxide 107 và 108

73

4.4

Quá trình epoxy hóa các azazerumbone

73

4.5

Tổng hợp các dẫn xuất propargyl của các azazerumbone và
azazerumbone oxide

76

4.6

Quá trình tổng hợp các tổ hợp của azazerumbone và azazerumbone
oxide với AZT

78

4.7

Quá trình tổ hợp giữa azazerumbone với artemisinin theo con đường 1

82

4.8

Quá trình tổ hợp giữa azazerumbone với artemisinin theo con đường 2

82

4.9

Quá trình tổng hợp các tổ hợp của 119 và các azazerumbone 103, 108

86

4.10

Tổng hợp azazerumbone acetic acid 124

88

4.11

Tổng hợp các hợp phần ketone chứa thymine và uracil

92

4.12

Quá trình tổng hợp các dẫn xuất 143-145 của benzaldehyde

93

4.13

Quá trình tổng hợp các chalcone chứa thymine

95

4.14

Quá trình tổng hợp các chalcone chứa uracil

101

4.15

Quá trình tổng hợp hợp phần ketone chứa 5-fluorouracil

107

4.16

Quá trình tổng hợp các dẫn xuất chứa thymine và uracil của
benzaldehyde

108

4.17

Quá trình tổng hợp các chalcone chứa 5-fluorouracil

108

4.18

Quá trình tổng hợp các tổ hợp của 5-fluorouracil và các 2ꞌ,4ꞌdihydroxychalcone

114

4.19

115

4.20

Cơ chế của phản ứng Click đóng vòng triazole [176]
Quá trình tổng hợp các chalcone chứa imidazole

4.21

Quá trình tổng hợp các chalcone chứa nhóm acetamide

125

4.22

126

4.23

Cơ chế thủy phân nhóm nitril trong môi trường axít
Quá trình tổng hợp các chalcone chứa nhóm methoxymethyl

4.24

Quá trình tổng hợp một số 4-isopropylchalcone

132

ix

120

128


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
Các phương pháp sắc ký
TLC

Thin Layer Chromatography: Sắc ký lớp mỏng

CC

Column Chromatography: Sắc ký cột

Các phương pháp phổ
HRMS

High resolution Mass Spectroscopy: Phổ khối lượng phân giải cao

FT-ICRMS Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometer
TOFMS

Time-of-flight mass spectrometry

ESI-MS

Electrospray Ionization Mass Spectroscopy: Phổ khối ion hóa phun điện

IR

Infrared Spectroscopy: Phổ hồng ngoại

UV

Ultraviolet spectroscopy

1

Proton Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy: Phổ cộng hưởng từ

H-NMR

hạt nhân proton
13

C-NMR

Carbon-13 Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy: Phổ cộng hưởng
từ hạt nhân carbon 13

DEPT

Distortioless Enhancement by Polarisation Transfer: Phổ DEPT

COSY

Correlation Spectroscopy: Phổ tương tác 2 chiều đồng hạt nhân 1H-1H

HSQC

Heteronuclear Single Quantum Correlation: Phổ tương tác hai chiều trực
tiếp dị hạt nhân

HMBC

Heteronuclear Multiple Bond Correlation: Phổ tương tác đa liên kết hai
chiều dị hạt nhân

s: singlet

d: doublet

t: triplet

m: multiplet

dd: double doublet

q: quartet

qui:

quintet

br: broad

Các chữ viết tắt khác

IC50

The half maximal inhibitory concentration: Nồng độ tác dụng ức
chế 50% sự tăng sinh dòng tế bào thử nghiệm

LD50

Lethal dose 50%: liều gây chết 50% cá thể nghiên cứu

MIC

Minimum inhibitory concentration: Nồng độ ức chế tối thiểu

Tnc

Nhiệt độ nóng chảy

AZT

azidothymidine

DHA

Dihydroartemisinin
x


CoA

Coenzyme A

IR

Infrared spectroscopy

UV

Ultraviolet spectroscopy

Hep-G2

Human Hepatocellular carcinoma: Dòng tế bào ung thư gan

RD

Human Rhabdomyosarcoma: Dòng tế bào ung thư mô liên kết
(màng tim)

Lu

Lung cancer: Dòng tế bào ung thư phổi

FL

Human Uterine: Dòng tế bào ung thư màng tử cung

SW480

Dòng tế bào ung thư đại tràng

MCF-7

Dòng tế bào ung thư vú

P338

Dòng tế bào ung thư bạch cầu chuột

HIV-1

Human immunodeficiency virus type 1

FPP

fanesyl diphosphate

ZSS1

enzyme α-humulene synthase

NF-κB

Nuclear factor-kappaB

DMSO

Dimethyl sulfoxide

TMS

Tetramethyl silan

DMF

Dimethylformamide

THF

Tetrahydrofuran

EtOAc

Ethylacetate

TCA

Trichloroacetic acid

m-CPBA

meta-Chloroperbenzoic acid

PTSA

p-Toluenesulfonic acid (pTsOH) , tosylic acid (TsOH)

THP

Tetrahydropyranyl

IDO

Indoleamine-2,3-dioxygenase

TDO

Tryptophan 2,3-dioxygenase

NCI

National Cancer Institute

PM

[4-(4-fluorophenyl)-6-isopropyl-2-(N-methyl-Nmethylsunfonylamino) pyrimidin-5-yl]methanol

PBr

[4-(4-fluorophenyl)-6-isopropyl-2-(N-methyl-Nmethylsunfonylamino) pyrimidin-5-yl]methyl bromide

ELISA

Enzyme-Linked ImmunoSorbent Assay
xi


MỞ ĐẦU
Nghiên cứu, tìm kiếm các chất mới có hoạt tính sinh học có sử dụng các hợp
chất thiên nhiên làm chất dẫn đường nhằm thiết kế, tổng hợp các chất có thể sử dụng
làm thuốc hay trong thiết kế thuốc luôn là một mục tiêu quan trọng của các nhà khoa

học.
Trong hóa học các hợp chất thiên nhiên và hóa dược, các hợp chất ketone
α,βkhông no được phát hiện rất sớm và dường như có mặt trong hầu hết các lớp chất
quan trọng của thiên nhiên như alkaloid, terpene, sesquiterpen, triterpenoid, chalcone
và flavone như daphnipaxianines trong cây Daphliphyllum paxianum, myrtenal từ loài
Citrus reticulata, zerumbone của Zingiber zerumbet, licorisoflavane A, quercetin,
kaemferol trong cây Morus alba L. hay isoliquirigenin từ cây Glycyrrhiza glabra và
đặc biệt là curcumin từ loài Curcuma longa L., ngay cả chuỗi DNA của cơ thể sống
cũng được tạo thành từ các hợp chất chứa nhóm ketone α,βkhông no là thymine và
uracil. Tuy vậy, trong tất cả các lớp chất thiên nhiên đã được biết đến thì nhóm
ketone α,βkhông no này lại chính là một phần cấu trúc đặc trưng nhất, không thể
thiếu trong bất kỳ hợp chất chalcone và flavone nào.
Do nhóm ketone α,βkhông no hiện diện trong phân tử nên các hợp chất này có
vai trò quan trọng trong cả hóa học và sinh học. Về mặt hóa học, các hợp chất ketone
α,βkhông no là chất trung gian chìa khóa để tổng hợp nhiều chất quan trọng như
flavonoid, pyrazoline, diazepine, pyrimidine,… Về mặt sinh học, nhóm ketone
α,βkhông no được xác định là trung tâm của nhiều hoạt tính sinh học bao gồm hoạt
tính kháng viêm, hoạt tính chống sốt rét, hoạt tính chống ký sinh trùng, hoạt tính
chống huyết áp hay loại bỏ yếu tố NF-κB gây ra nhiều bệnh khác nhau, đặc biệt là hoạt
tính gây độc tế bào do nhóm này được xem như là các Michael acceptor đối với nhóm
thiol của một số protein xác định hay khả năng định hướng các tế bào ung thư chết
theo lập trình. Chính vì vậy, các hợp chất chứa nhóm ketone α,βkhông no luôn là đối
tượng nghiên cứu hấp dẫn của các nhà khoa học, một số thuốc chứa nhóm này cũng đã
được sử dụng hiệu quả trong điều trị bệnh như AZT, Edoxudine, Zalcitabine,
Griseofulvin và nhiều các chất khác chứa nhóm này phân lập từ thiên nhiên được sử
dụng trong hỗ trợ điều trị điều trị bệnh ung thư.

1

Với mục đích đóng góp thêm những nghiên cứu mới về đối tượng này, luận án
“Tổng hợp và nghiên cứu hoạt tính sinh học của một số ketone α,βkhông no có cấu
trúc tương tự trong thiên nhiên” trình bày một số chuyển hóa mới của zerumbone,
tổng hợp một số chacone mới có chứa các nhóm thế khác nhau dựa trên chalcone mẹ
có hoạt tính xuất hiện nhiều trong thực vật và sàng lọc hoạt tính gây độc tế bào đối với
một số dòng tế bào ung thư người nhằm định hướng cho việc khai thác một số các hợp
chất mới có hoạt tính tiềm năng trong lĩnh vực chăm sóc sức khỏe cộng đồng.

2


CHƯƠNG I. TỔNG QUAN
1.1 Giới thiệu về các hợp chất ketone α,β-không no
Các hợp chất ketone α,β-không no là những hợp chất được tìm thấy nhiều trong
thiên nhiên trong đó điển hình nhất là các hợp chất mang màu như chalcone, flavone
và những chất có liên quan. Các hợp chất này có phổ hoạt tính sinh học rộng, đặc biệt
là hoạt tính chống ung thư, các nghiên cứu đều chỉ ra rằng nhóm ketone α,β-không no
có vai trò chìa khóa quyết định đến hoạt tính sinh học của chúng. Trong thiên nhiên
các hợp chất ketone α,β-không no được tạo thành trong quá trình sinh tổng hợp bởi
một số con đường, chẳng hạn trong thực vật các hợp chất ketone α,β-không no mang
màu như chalcone, aurone và flavonoids được tạo thành từ 4-coumaroyl-CoA và
malonyl-CoA trong quá trình tổng hợp các anthocyanidin.
Ngoài sự xuất hiện trong thiên nhiên, các ketone α,β-không no có thể được tổng
hợp bởi rất nhiều con đường khác nhau để tạo ra một số lượng lớn các chất với cấu
trúc đa dạng và các hoạt tính sinh học quý được ứng dụng trong thực tế.
1.1.1 Đặc điểm cấu tạo, quang phổ
Các hợp chất ketone α,β-không no là một hệ liên hợp giữa C=C và C=O còn
được biết đến là các hợp chất ketone α,β-không no với công thức tổng quát như sau:

Hệ liên hợp C=C và C=O được thể hiện rất rõ trên các phổ như hồng ngoại, tử

ngoại và phổ cộng hưởng từ hạt nhân.
Phổ hồng ngoại (IR):
Sự có mặt của một liên kết đôi C=C liền kề nhóm ketone dẫn đến sự không định
vị của các electron π ở các liên kết C=C và C=O. Sự liên hợp này làm ảnh hưởng đến
các liên kết đơn của cả liên kết C=O và C=C và làm giảm các hằng số lực của chúng,
điều này dẫn đến tần số hấp thụ của nhóm C=O và C=C bị giảm và hiệu ứng này còn
thấy ở các hệ liên hợp có các liên kết ba. Nói chung, sự có mặt của hệ liên hợp dẫn đến
sự giảm số sóng hấp thụ của nhóm C=O khoảng 25 - 45 cm-1 so với nhóm C=O không
liên hợp, hiện tượng này cũng được quan sát thấy khi nhóm C=O gắn với vòng thơm,
3


trong trường hợp nhóm ketone α,β-không no gắn với các vòng thơm thì tần số hấp thụ
cực đại còn giảm hơn nữa nhưng cũng không quá 15cm-1 [7, 8]. Cụ thể, phổ hồng
ngoại của ketone α,β-không no được đặc trưng bởi 3 dải hấp thụ sau:
Dải hấp thụ nằm trong vùng 960-965 cm-1 đặc trưng cho dao động biến dạng
không phẳng của liên kết C-H trong nhóm vinyl, ngoài minh chứng cho dao động biến
dạng không phẳng của liên kết C-H thì dải này còn cho thấy cấu hình trans của 2
proton của nhóm này (H-α và H-β).
Dải hấp thụ trong vùng 1550-1615 cm-1 đặc trưng cho dao động hóa trị của liên
kết đôi C=C liên hợp, tuy vậy dải này thường bị xen phủ với dao động hóa trị của
nhóm C=O và dao động hóa trị C=C của nhân thơm.
Dải hấp thụ trong vùng 1635-1695 cm-1 đặc trưng cho dao động hóa trị của
nhóm C=O liên hợp.
Phổ tử ngoại (UV):
Phổ tử ngoại của hệ liên hợp ketone α,β-không no thường xuất hiện hai cực đại
hấp thụ:
+ λmax1 nằm ở vùng từ 300 nm trở lên với hệ số tắt phân tử  = 102 đặc trưng cho
bước chuyển n→π* trong đó đôi electron trên orbital của nhóm C=O.
+ λmax2 nằm ở khoảng 250 nm với hệ số tắt phân tử  = 104 đặc trưng cho bước

chuyển π→π* (đôi electron π của liên kết trans vinyl).
Ngoài ra còn có các cực đại hấp thụ nhỏ hơn đặc trưng của các nhân thơm hoặc
dị vòng nối với nhóm này.
Phổ cộng hưởng từ proton (1H-NMR):
Phổ cộng hưởng từ proton của nhóm ketone α,β-không
no có những đặc trưng rất dễ nhận ra do sự tổ hợp của cả 2 hiệu
ứng gồm hiệu ứng cảm ứng và hiệu ứng liên hợp (các electron π
không cư trú đồng đều trên hệ liên hợp mà có xu hướng lệch về
phía nguyên tử oxi) và hiệu ứng không đẳng hướng thường thấy
trong nhóm này. Mặt khác, do cấu hình trans bền nên trong
phần lớn các hợp chất 2 proton của nhóm này thường có cấu hình trans thể hiện rất đặc
trưng, dễ nhận thấy trên phổ proton nhờ hiệu ứng mái nhà với hằng số tương tác J lớn
trong khoảng từ 14-17 Hz.
4


Phổ proton của các hợp chất ketone α,β-không no thường xuất hiện một số
trường hợp sau [8]:
- Các proton H-β trong nhóm ketone α,β-không no không bị che phủ bởi sự
cộng hưởng thường dẫn tới độ chuyển dịch hóa học của H-β lớn hơn H-α.
- Trong rất nhiều trường hợp vinyl thế, nguyên tử oxy không che phủ các
proton H-α bởi hiệu ứng cảm ứng nhưng lại che phủ H-β bởi sự cộng hưởng dẫn đến
độ chuyển dịch hóa học của H-α lớn hơn H-β trường hợp này chính là hiệu ứng không
đẳng hướng do nhóm C=O tạo ra.
Phổ cộng hưởng từ cacbon 13 (13C-NMR):
Không giống như phổ proton, do hiệu ứng cảm ứng và hiệu ứng liên hợp trong
nhóm ketone α,β-không no nên C-β thường có độ chuyển dịch lớn hơn C-α và tín hiệu
cộng hưởng của các nguyên tử cacbon này thường xuất hiện trong vùng có 100 ppm <
δC < 150 ppm [8].
1.1.2 Các hợp chất ketone α,β-không no có nguồn gốc thực vật

Do trong thiên nhiên các hợp chất ketone α,β-không no xuất hiện với số lượng
rất lớn và có cấu trúc rất đa dạng không thể liệt kê đầy đủ trong khuôn khổ của luận
án, vì vậy luận án chỉ khái quát lại một số các hợp chất ketone α,β-không no điển hình
thường xuyên xuất hiện trong thiên nhiên với vai trò sinh học quan trọng trong đó chủ
yếu là các chất chuyển hoá thứ cấp như flavone, chalcone và một số các ketone α,βkhông no khác có hàm lượng lớn và hoạt tính chống ung thư tiềm năng như zerumbone
hay các bazơ nitơ có trong cơ thể sống gồm thymine, uracil và các dẫn xuất 5fluorouracil của chúng. Ngoài ra trong luận án chalcone, zerumbone, thymine và uracil
và dẫn xuất 5-fluorouracil là các chất đích và chất đầu cho các chuyển hóa tiếp theo
nên các ketone α,β-không no này sẽ được nghiên cứu kỹ lưỡng về hóa học và hoạt tính
sinh học của chúng.

1.1.2.1 Các chalcone
Các chalcone được xem là các flavone mạch hở cùng có cấu trúc khung dạng
C6-C3-C6 xuất hiện phổ biến trong các thực vật bậc cao, cũng giống với các flavonoid,
chalcone có nhiều hoạt tính sinh học hấp dẫn và đóng góp chính của nhóm ketone α,βkhông no vào các hoạt tính này cũng đã được chứng minh. Bảng dưới đây liệt kê một
số chalcone điển hình đã được phân lập từ các loài thực vật, xác định cấu trúc và đánh
giá hoạt tính sinh học của chúng.
5


Bảng 1.1: Một số chalcone điển hình có hoạt tính sinh học từ thực vật
STT
Thực vật
1
Piper
methysticum

Hoạt chất

Hoạt tính sinh học
Tài liệu

Gây độc một số tế bào [9] [10]
ung thư.

Flavokavain A
2

Crotalaria
orixensis (rễ)

Chống sốt rét.

[11]

Chống ung thư, tiểu
đường, chống sốt rét,
kháng khuẩn, kháng
viêm, chống béo phì.

[12]
[13]
[14]

Kháng khuẩn, kháng
viêm, kháng u, chống
oxy hoá, chống ký sinh
trùng, chống loét.

[15]
[16]
[17]

Gây độc các dòng tế
bào (Hep-G2, MCF-7
và MAD-MB-43).

[18]

Crotaorixin
3

Humulus
lupulus (hoa)

Xanthohumol
4

Glycyrrhiza
inflata (rễ)

Licochalcone A

Licochalcone C
5

Alpinia
katsumadai
(hạt)

6

6

Glycyrrhiza
uralensis
Licorice (rễ)

Chống oxy hóa, kháng
viêm, kháng u, kháng
khuẩn.

[19]
[20]

Gây độc dòng tế bào
ung thư Hep-G2.

[21]

Isoliquiritigenin
7

Litsea
rubescens

Trong thực vật, chalcone được sinh tổng hợp từ 4-coumaroyl-CoA và malonylCoA đồng thời là chất trung gian trong sinh tổng hợp flavone và anthocyanidin của
thực vật [22].

1.1.2.2 Các flavone
Các flavone có cùng bộ khung cơ bản với chalcone, tuy vậy điểm khác biệt về

cấu trúc so với các chalcone là các flavone có cấu trúc khép kín tạo nên 3 vòng A, B
và C. Cùng với các chalcone, flavone cũng là các hợp chất mang màu góp phần tạo
nên sự đa dạng về màu sắc của hoa, các flavone được xem là một trong những lớp chất
có hoạt tính đa dạng nhất, nổi bật là các flavone với các hoạt tính chống oxi hóa,
kháng viêm và hoạt tính gây độc tế bào. Một số flavone thực vật điển hình và các hoạt
tính sinh học của chúng được đưa ra ở bảng 1.2.
Bảng 1.2: Một số các flavone điển hình từ thực vật và hoạt tính sinh học của chúng
STT
1

Thực vật
Betula
pendula

Hoạt chất

Hoạt tính sinh học
Chống oxy hoá, kháng
viêm, ngăn sự phát triển
một số dòng tế bào ung
thư.

Tài liệu
[23] [24]

Chống ung thư, ức chế
mitochondrial ATPase
và phosphodiesterase,
ngăn sự phát triển nhiều
dòng tế bào ung thư.

[25] [26]

Acacetin
2

Nhiều loài
thực vật: táo,
hành, rượu
vang đỏ…
Quercetin

7


3

5

Nhiều loài
thực vật: mùi
tây, hành tây,
cam, trà, hoa
cúc,...

Kháng viêm, chống oxy
hoá, chống ung thư, ức
chế phát triển tế bào pha
G2/M…

[27]

Chống oxy hoá, chống
ung thư, kháng virus,
kháng viêm, ngăn ngừa
tiểu đường.

[28] [29]

Ngăn ngừa sự phát triển
một số dòng tế bào ung
thư.

[30] [31]

Chống oxy hoá, giảm
nguy cơ ung thư, điều trị
ung thư, kháng khuẩn,
kháng virus...

[32] [33]

Kháng viêm, ức chế
COX-2, ức chế NF-κB.

[34] [35]

Apigenin (4', 5, 7,trihydroxyflavone)

Nhiều loài

thực vật: rau,
trái cây, hạt,
hoa quả, trà,
…
Myricetin
(3,3’,4’,5,5’,7hexahydroxyflavone)

6

Thực vật họ
cam quýt.

Tangeretin
7

Có trong
nhiều loài
thực vật.
Kaempferol

8

Scutellaria
baicalensis

Wogonin

1.1.2.3 Các ketone α,β-không no có nguồn gốc thực vật khác
Ngoài các chalcone và flavone, rất nhiều các hợp chất ketone α,β-không no
trong tự nhiên khác cũng đã được phân lập và nghiên cứu hoạt tính sinh học, điển hình

nhất phải kể đến là curcumin được tìm thấy với hàm lượng lớn trong loài Curcuma
longa, curcumin thể hiện hoạt tính ngăn ngừa sự hình thành và phát triển của tế bào
ung thư rõ rệt thông qua việc ức chế sự hoạt hóa yếu tố NF-κB liên quan đến ung thư
mà không ảnh hưởng đến tế bào lành, tiếp theo là zerumbone, một sesquiterpene với
cấu trúc chứa nhóm ketone α,β-không no chìa khóa cho tất cả các hoạt tính sinh học sẽ
được đề cập kỹ hơn trong mục sau và một số ketone α,β-không no điển hình khác được
đưa ra ở bảng 1.3.
8


Bảng 1.3: Một số ketone α,β-không no điển hình khác trong thực vật
STT
1

Thực vật
Mallotus
apelta (cây
Bùm bụp)

Hoạt chất

Hoạt tính sinh học
Gây độc tế bào.

Tài liệu
[36] [37]

Ức chế sự phát triển
nhiều dòng tế bào ung
thư.

[38] [39]
[40]

Malloapelta B
2

Zingiber
zerumbet
(Gừng gió)

Zerumbone
4

Laggera
decumbens
(lá)

5

Calophyllum
lanigerum

Diệt cỏ

[41]

Kháng HIV-1

[42]

3-hydroxythymoquinone

19
(+)-calanolide A
6

Chống ung thư, chống
ôxi hóa, chống thoái
hóa, chống viêm khớp,
chống thiếu máu cục bộ
và kháng viêm.

Curcuma
longa L.
(Zingiberaceae)

Curcumin

[43] [44]
[45]

a. Giới thiệu về zerumbone
Zerumbone hay (2E,6E,10E)-2,6,9,9-tetramethylcycloundeca-2,6,10-trien-1-one
là một sesquiterpen keton vòng α,β-không no, là thành phần chính trong tinh dầu thân
rễ cây gừng gió Zingiber zerumbet mọc hoang trên khắp cả nước. Zerumbone được
Dev S. phân lập lần đầu tiên từ cây gừng gió vào năm 1960 [46], xác định cấu trúc vào
năm 1965 [47] và sau đó cấu trúc này được được khẳng định lại bằng phổ NMR [48]
và tia X [49]. Cấu trúc của zerumbone như sau:
9

Trong thực vật, zerumbone được sinh tổng hợp từ farnesyl diphosphate (FPP)
nhờ enzyme đóng vòng terpene (terpencyclase), cụ thể trong sinh tổng hợp zerumbone
vòng humulene được hình thành từ farnesyl diphosphate nhờ enzyme α-humulene
synthase (ZSS1), một enzyme P450 khác là CYP71BA1 xúc tác cho phản ứng
hydroxyl hóa ở vị trí C-8 của vòng humulene để tạo thành zerumbol với đặc thù lập
thể riêng biệt. Cuối cùng enzyme dehydrogenase xúc tác cho quá trình oxi hóa nhóm
OH mới sinh để tạo thành zerumbone [50].

Sơ đồ 1.1: Sinh tổng hợp zerumbone
Trong phân tử zerumbone, nhóm ketone α,β-không no đóng vai trò rất quan
trọng về hoạt tính sinh học và đã được khẳng định là trung tâm hoạt tính của hợp chất
này [38, 51, 52, 53], kết luận tương tự khi so sánh khả năng ức chế virus EBV trong tế
bào Raji (virus này là nguyên nhân dẫn đến một số bệnh ung thư) của zerumbone và
các hợp chất có cùng bộ khung là zerumbol và humulene cho thấy rằng khả năng ức
chế của zerumbol yếu hơn rất nhiều so với zerumbone còn humulene hầu như không
thể hiện hoạt tính [54].

Khoảng 20 năm trở lại đây, các hoạt tính sinh học của zerumbone bao gồm hoạt
tính kháng viêm, chống oxi hóa và chống ung thư được các nhà khoa học đặc biệt quan
10


tâm nghiên cứu. Tuy vậy, hoạt tính được các nhà nghiên cứu quan tâm hơn cả là hoạt
tính chống ung thư, rất nhiều báo cáo được đăng tải chỉ ra rằng zerumbone có khả
năng kháng nhiều dòng tế bào ung thư. Các kết quả nghiên cứu cả in vitro và in vivo
đều khẳng định zerumbone là chất chống ung thư mạnh, sesquiterpen này ức chế có
hiệu quả sự phát triển nhiều dòng tế bào ung thư người như ung thư gan, ung thư cổ tử
cung, ung thư vú, ung thư máu, ung thư tuyến tụy [55]. Các nghiên cứu sâu về cơ chế

chống ung thư của zerumbone cũng cho thấy zerumbone chống ung thư theo các cơ
chế khác nhau như kìm hãm hay loại trừ yếu tố NF-κB hoạt động là tác nhân dẫn đến
ung thư [56], cơ chế oxi hóa khử và thúc đẩy quá trình chết theo lập trình (apoptosis)
các tế bào ung thư [57, 58]. Năm 2005, Huang G. C. và cộng sự nghiên cứu tác dụng
ức chế khối u của zerumbone trên tế bào P-388D1 ở cả mức độ in vitro và in vivo ở
chuột đã khẳng định ở nồng độ 5 mg/kg thể trọng chuột thì zerumbone kéo dài sự sống
của chuột một cách rõ rệt, nghiên cứu tiếp theo cũng chỉ ra rằng zerumbone có khả
năng ức chế sự phát triển dòng tế bào ung thư máu trắng HL60 ở người [59].
Sử dụng mô hình đánh giá hoạt tính gây độc tế bào ung thư ruột kết dùng ACFs
(aberrant crypt foci) như là chất đánh dấu trong thực nghiệm so sánh hoạt tính gây độc
tế bào in vitro trên các dòng tế bào ung thư HT-29, CaCo-2, MCF-7 Kirana và các
cộng sự [60] nhận thấy zerumbone thể hiện hoạt tính gây độc tế bào với các dòng tế
bào ung thư này với giá trị IC50 khoảng 10 µM trong khi đó giá tri IC50 của curcumin
vào khoảng 25 µM [60]. Đối với dòng tế bào ung thư tử cung người Hela, Abdul
A.B.H và cộng sự [52] nhận thấy zerumbone có khả năng gây độc dòng tế bào này với
IC50 = 2,5 μg/ml trong khi IC50 của cis-platin là 1,6 μg/ml. Tuy nhiên, zerumbone gây
độc chọn lọc tế bào ung thư, chống sự phát triển đột biến, còn cis-platin không có tính
chất chọn lọc, gây độc với cả tế bào ung thư (cancerous cells) lẫn tế bào thường (noncancerous cells). Các số liệu của họ cũng khẳng định cis-platin gây độc tế bào ung thư
gan Hep-G2 (IC50 = 7,08 μg/ml) yếu hơn so với độ độc của zerumbone đối với Hep-G2
(IC50 = 3,15 μg/ml). Điều này cho thấy zerumbone cũng rất có triển vọng trong việc
nghiên cứu thuốc điều trị ung thư gan [61]. Tiếp theo, PGS. TS Văn Ngọc Hướng cũng
báo cáo zerumbone có tác dụng ngăn ngừa sự tái phát ung thư [3].
Trong phân tử zerumbone, nhóm ketone α,β-không no đóng vai trò quan trọng
đến hoạt tính của chất này, nhóm này chính là một trung tâm tiếp nhận các tác nhân
của phản ứng Michael chẳng hạn như nhóm -SH trong một số protein nhất định [62].
Năm 2009, Giang và các cộng sự [53] đã nghiên cứu hoạt tính ức chế yếu tố NF-κB
11


của zerumbone và chỉ ra rằng nhóm ketone α,β-không no chính là chìa khóa cho hoạt

tính của hợp chất này. Kết luận này cũng được Murakami và Nakamura [38,51] đề cập
đến trong các nghiên cứu hoạt tính kháng viêm và chống ung thư của zerumbone và
các dẫn xuất. Nghiên cứu độc tính cấp cho thấy zerumbone có LD50 = 1,84 g/kg và có
thể coi là ít độc [63], kết quả này góp phần khẳng định tiềm năng ứng dụng to lớn của
sesquiterpene này trong việc tạo ra các sản phẩm chức năng hoặc thuốc để phục vụ
công tác chăm sóc sức khỏe cộng đồng.

b. Một số chuyển hóa chính của zerumbone
- Các chuyển hóa ở nhóm C=O
Nhóm C=O của zerumbone có thể tham gia phản ứng khử hóa với NaBH4 hoặc
LiAlH4 để tạo thành zerumbol 23 và humulene 22 [64, 65, 66], phản ứng ngưng tụ với
dicyano methylene, với các amine hay hydrazide mạch thẳng hoặc thơm [4, 5] xúc tác
bởi CH3COOH để tạo ra các hợp chất dicyano của zerumbone 24, các imine dạng 25
và các dẫn xuất hydrazone dạng mạch thẳng 26 và thơm 27 tương ứng.

- Các chuyển hóa ở hệ liên hợp ketone α,β-không no
Phản ứng với các amine và potassium cyanide
Zerumbone có thể tham gia phản ứng cộng Michael với các amine để cho dạng
sản phẩm cộng 3,4 (28) cùng là một dạng đồng phân lập thể dia monoamine duy nhất
có cấu hình syn (trans) trong đó nhóm ketone α,β-không no chứa nhóm methyl ở vị trí
C-2 tham gia phản ứng cộng Michael [67].

12


Không giống với các phản ứng cộng amine, phản ứng cộng Michael của
zerumbone với KCN xảy ra ở cả 2 nhóm ketone α,β-không no để tạo thành 4 đồng
phân 29-33 lập thể dia trong đó 2 nhóm cyano nằm cùng phía với mặt phẳng vòng còn
2 nhóm methyl ở các vị trí C-2 và C-6 nằm ở phía ngược lại. Trong một phản ứng
khác, zerumbone được methoxy hóa ở vị trí C-3 dưới tác dụng của xúc tác BF3 để tạo

thành dẫn xuất 3-methoxyzerumbone 34, tuy nhiên khi cho sản phẩm này tham gia tiếp
phản ứng Michael với KCN thì cả phản ứng thế và cộng đều xảy ra, kết quả thu được 4
dẫn xuất dicyano 29-33 với các tỷ lệ như phản ứng của zerumbone với KCN [68].

Phản ứng làm biến đổi vòng zerumbone
Vòng cycloundeca của zerumbone có thể bị biến đổi thành vòng 12 cạnh kiểu
allene qua rất nhiều giai đoạn bao gồm cộng hợp kèm theo vòng hóa ở nối đôi C-6, C7 để tạo dẫn xuất dichloro kiểu gem dichloro, tiếp theo là khử hóa nhóm C=O thành
OH, loại bỏ nhóm dichloro và mở vòng cyclopropane để tạo dẫn xuất allene, cuối
cùng là oxi hóa allene bằng tác nhân Dess-Martin để chuyển nhóm C-OH thành C=O
theo sơ đồ sau [69]:

Ngoài sự phá vỡ vòng để tái thiết lại vòng theo kiểu allene của zerumbone thì
vòng zerumbone còn bị phá vỡ để tạo thành các vòng polycyclic mới.
Kitayama và các cộng sự [67] đã xử lý sản phẩm phản ứng cộng Michael của
zerumbone oxide và dimethylamine với KCN ở các nhiệt độ 0 oC và 30 oC và thấy
13