Nghiên cứu bán tổng hợp, thử tác dụng trên ký sinh trùng sốt rét một số 11 azaartemisinin

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ Y TÊ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC

Dược H À

NỘI

HỔ ĐỨC CƯỜNG

NGHIÊN CỨU BÁN T ổ N G HỢP, THỬ TÁC DỤNG
TRÊN KÝ SINH TRÙNG SỐT RÉT MỘT số
11-AZAARTEM ISININ
LUẬN VÃN THẠC s ĩ Dược HỌC

C huyên ngành

: C ông nghệ dược phẩm và bào ch ế

M ã sỏ

: 60.73.01

NGƯỜI HƯỚNG DẪN:
1. TS. Trần K h ắc Vũ
2. PG S. TSKH p h a n đ ìn h c h â u

HÀ NỘI - 2003

LỜI CẢM ƠN
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS. TSKH. P han Đ ình Châu
người thầy đ ã tận tình hướng dẫn, tạo m ọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong
thực nghiệm , tận tình giúp đ ỡ tồi trong học tập và rất nghiêm túc trong nghiên
cứu khoa học. Xin chân thành cảm ơn TS. Trần K hắc V ũ đ ã quan tâm giúp đỡ
tôi hoàn thành luận văn này.
T ô i xin chân thành cảm ơn sự p h ố i hợp và giúp dỡ của TS. Trương Thị
Thanh N g a và tập th ể cán bộ P hòng tổng hợp hoá dược-Viện hoá học. Trung
tâm khoa học tự nhiên và công nghệ quốc gia. TS. Trương V ăn N h ư và tập th ể
cán bộ tổ sinh học thực nghiệm P hòng nghiên cứu lâm sàng V iện Sốt rét ký
sinh trùng - Côn trùng T rung ương trong quá trình nghiên cứu của tôi.
C ảm ơn Bộ m ôn C ông nghệ hữu Cơ-Hóa dầu. K hoa C ông nghệ H óa học
Trường Đ ại học B ách K hoa H à nội đ ã tạo điều kiện thuận lợi về cơ sở vật
chấtm , P hòng thí nghiệm đ ể tôi hoàn thành được luận văn này.
Xin trân trọng cảm ơn PGS. TS. T ừ M inh K oóng, các thầy cô trong Ban
Giám hiệu nhà trường, cẩm ơn P hòng Đ ào tạo Sau đại học Trường Đ ại học
Dược H à nội đ ã tạo điều kiện tốt cho tôi trong thời gian học tập tại trường.
C uối cùng xin cảm ơn gia đình và bạn bè đ ã luôn động viên khích lệ,
giúp đ ỡ tôi tận tình trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu.

H ồ Đ ức Cường


KÝ HIỆU CHỮ VIẾT TẮT

DHA

D ihidroartem isinin

DMAP

D im etylam inopyridin

DM SO

D im etylsulfoxit

s

Singulet

d

D ublet

dd

D ublet của dublet

m

M ultiplet

ô(ppm )

Đ ộ dịch chuyển hóa học

J(Hz)

H ằng số tưoíng tác

IR

Phổ hồng ngoại

'H -N M R

Phổ cộng hưỏíng từ hạt nhân

'"C-N M R

Phổ cộng hưcmg từ hạt nhân cacbon 13

p.

Plasm odium

KST

Ký sinh trùng

IQ o

N ồng độ ức ch ế 50% ký sinh trùng

MIC

N ồng độ ức ch ế tối thiểu

-3-

MỤC LỤC
Trang
ĐẶT VẤN ĐỀ

5

Chương 1-TỔNG QUAN

7

1.1. Lịch sử phát triển của các thuốc chống sốt rét:

7

1.2. Nguồn gốc, tính chất lý học và hoá học của Artemisinin

9

1.2.1. Nguồn gốc và cấu tạo của artemisinin:

9

1.2.2. Các phản ứng hoá học của artemisinin;

ị1

1.3. Tổng hợp artemisinin và các chất tương tự:

13

1.3.1. Tổng hợp artemisinin:

13

1.3.2. Tổng hợp các hợp chất tương tự artemisinin:

14

1.4. Bán tổng hợp dihydroartemisinin và các dẫn xuất của nó:

14

1.4.1. Bán tổng hợp dihydroartemisinin (DHA):

15

1.4.2. Bán tổng hợp các dẫn xuất ether của DHA;

15

1.4.3. Bán tổng hợp các ester của DHA:

17

1.4.4. Bán tổng hợp các carbonat của DHA:

Ịg

1.5. Bán tổng hợp các dẫn xuất chứa nitơ của artemisinin và DHA :

19

1.5.1. Bán tổng hợp các dẫn xuất thay thế vòng lacton bằng lactam của
artemisinin:
1.5.2. Một số dẫn xuất chứa Nitơ của DHA:

20

1.5.3. Một số dẫn xuất chứa axit amin của DHA:

21

1.6. Bán tổng hợp một sò dẫn xuất khác của artemisinin:

21

1.7. Dược lý học và dược động học của artemisinin và các dẫn xuất:

23

1.7.1. Hoạt tính chống sốt rét của artemisinin và các dẫn xuất;

23

1.7.2. Cơ chế tác dụng của artemisinin :

25

1.7.3. Sự tưcmg tác với các thuốc chống sốt rét khác và sự kháng của ký
sinh trùng với artemisinin và các dẫn xuất:
1.7.4. Các tác dụng sinh học khác của artemisinin và các dẫn xuất:

07

1.7.5. Dược động học của artemisinin và dẫn xuất;

98

1.7.6. Một số nghiên cứu về lâm sàng của artemisinin và dẫn xuất:

29


-4-

Chương 2- VẬT LIỆU, PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN

còu
2.1. Vật liệu, hóa chất và phương tiện nghiên cứu

32

32

2.1.1. Hóa chất

32

2.1.2. Chủng ký sinh trùng sốt rét

32

2.1.3. Máy móc và thiết bị:

33

2.2. Phưoìig pháp nghiên cứu

33

Chương 3- THựC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ

34

3.1. Bán tổng hợp một số dẫn xuất ll-azaartem isinin

34

3.1.1. Nghiên cứu bán tổng hợp N-propyl 1l-azaartemisinin (XVb) và
N-propyl -10-azadesoxyartemisinin (XVIb).

34

3.1.2. Nghiên cứu bán tổng hợp N-butyl-1 l-azaartemisinin (XVc) và
N-butyl-10-azadesoxyartemisinin (XVIc):

42

3.1.3. Nghiên cứu bán tổng hợp 1 l-azaartemisinin (XVa):

45

3.1.4. Bán tổng hợp N-allyl-1 l-azaartemisinin (XVd) và N-allyl-10azadesoxyartemisinin (XVId):
3.1.5. Bán tổng hợp N-Phenyletyl-1 l-azaartemisinin
3.2. Nghiên cứu tác dụng sinh học của một sò dẫn xuất điều chê được:

48
49

3.2.1. Tác dung của 1 l-azaartemisinin (XVa) và N-Propyl-11azaartemisinin (XVb) trên ký sinh trùng nuôi cấy p. falciparum.
Chương 4- KẾT

q u ả v à bà n luận

53

4.1. Bán tổng hợp một sò dẫn xuất ll-azaartem isinin

53

4.1.1. Khảo sát giảm lượng dung môi cho phản ứng:

55

4.1.2. Khảo sát tỷ lệ amin sử dụng trong phản ứng:

57

4.1.3. Khảo sát ảnh hưcmg của nhiệt độ tới phản ứng;

57

4.1.4. Nghiên cứu thay đổi cách tiến hành phản ứng.

58

4.1.5. Nghiên cứu thay đổi xúc tác đóng vòng:

58

4.1.6 . Cải tiến cách xử lý, tách loại và tinh chế;

59

4.2. Đánh giá tác dụng sinh hoc của ll-azaartem isinin và n-propvl-11azaartemisinin
KẾT LUẬN

61

TÀI LIỆU THAM KHẢO

63

PHỤ LỤC

70

-

5

-

ĐẶT VẤN ĐỂ
Sốt rét là m ột bệnh xã hội m ang tính chất toàn cầu, ảnh hưởng rất lớn
đến sức khoẻ của con người, đặc biệt với dân cư các nước vùng nhiệt đới.
Theo thông báo của tổ chức Y tế th ế giới (W H O ) hàng năm ước tính có tới
200-250 triệu người m ắc bệnh và gần 2 triệu người chết vì bệnh sốt rét. V ì vậy
để chống lại bệnh sốt rét từ năm 1955 W H O đ ã có k ế hoạch phòng chống sốt
rét trên phạm vi toàn cầu, th ế nhưng bệnh sốt rét vẫn không thể chấm dứt do
tình trạng ký sinh trùng sốt rét kháng lại các thuốc trị sốt rét hiện hành như
cloroquin, plasm oquin, quinin, m efloquin (m à chủ yếu là P lasm odium
fa lcip a ru m kháng lại các thuốc thuộc nhóm 4-am ino-quinolin). H iện tượng
kháng thuốc ngày m ột tăng và lan rộng làm cho bệnh sốt rét càng trở nên
nguy hiểm . Do đó việc nghiên cứu nhằm tìm ra các thuốc sốt rét mới có hiệu
lực với p . fa lc ip a ru m đa kháng là m ột việc làm luôn luôn cấp thiết, được
W H O thường xuyên quan tâm và luôn m ang tính thời sự.
Những năm gần đây, artem isinin hoạt chất chính từ cây thanh hao hoa
vàng {Artem isia annua L. A steraceae) được các nhà nghiên cứu và sản xuất
dược phẩm của nhiều nước trên th ế giới đặc biệt quan tâm bởi hoạt tính trị sốt
rét ưu việt của nó.
Việc tìm ra artem isinin và các dẫn xuất của nó như; artesunat, artem ete
được coi là thành tựu quan trọng và là bước ngoặt trong nghiên cứu tìm kiếm
các thuốc sốt rét VI các thuốc loại này ít độc, cắt cơn nhanh, có tác dụng đặc
hiệu trên ký sinh trùng sốt rét p. fa lc ip a ru m và p . vivax, thuốc có công hiệu
cả trong trưòìig hợp ký sinh trùng sốt rét đã kháng lại các thuốc tổng hợp đã

và đang dùng. Theo ý kiến của m ột số chuyên gia thì artem isinin và các dẫn
xuất thuộc bộ khung artem isinin còn có thể là của để dành trong điều trị sốt
rét của th ế kỷ XXL N hưng qua gần 20 năm nghiên cứu và sử dụng artem isinin
và các dẫn xuất của nó trong điều trị sốt rét người ta nhận thấy rằng bên cạnh


-

6

-

những đặc tính ưu việt nêu trên thì artem isinin và các dẫn xuất của chúng
đang còn tồn tại m ột số nhược điểm đó là khả năng hoà tan thấp, tỷ lệ tái phát
còn cao và ngày m ột tăng, dễ thuỷ phân.
Các tác giả cũng nhận thấy rằng các dẫn xuất của dihydroartem isinin ở
gan dễ dàng bị phân huỷ bởi m en C ytochrom

P450

dẫn đến m ất hiệu lực tác

dụng [60]. D o đó việc nghiên cứu tìm kiếm các dẫn xu ất có độ bền cao hơn,
chống lại sự thuỷ phân của P 450 thuộc bộ khung cơ bản của artem isinin là m ột
việc làm hết sức cần thiết. Có m ột số công trình nghiên cứu theo hưófng này đã
được triển khai. T rong số đó phải kể đến hướng nghiên cứu điều c h ế ra các
hợp chất chứa liên kết C | 0-C của nhóm nghiên cứu M ai V ãn Trì [18] và bán
tổng hợp các dẫn xuất 1 l-azaartem isinin của H. Z iffer và cộng sự [61]. Bước
đầu nghiên cứu tác dụng trên ký sinh trùng sốt rét cho thấy m ột số dẫn xuất
của các loại này có hiệu lực rất tốt, cao hơn artem isinin 15-20 lần [18], [61].

Để góp phần vào việc nghiên cứu tìm ra các dẫn xuất mới bền vững của
artem isinin chúng tôi đặt vấn đề tiến hành đề tài ‘^Nghiên cứu bán tổn g hợp
và sơ bộ th ử tác dụ n g trên k ý sinh trù n g số t rét m ột s ố 1 1 -azaartem isinin và
các dẩn x u ấ t của ch ú n g '’
M ục tiêu của luận văn nhằm giải quyết các vấn đề sau;
1- Bán tổng hợp m ột s ố dẫn xu ấ t mới 1 l-a za a rtem isin in
2- Sơ bộ thử tác dụng trên ký sinh trùng sốt rét m ột sô' chất tổng h(/p được đ ể
tiến tới th ử nghiệm sàng lọc chọn ra các chất cỏ hoạt tính cao.


-

7

-

Chương 1

TỔNG QUAN
1.1. L ỊC H SỬ P H Á T T R IỂ N CỦA CÁC T H U Ố C C H Ố N G SỐ T RÉT:
Thưòfng sơn {D ichoa feb rifu g a Lour. Saxifragaceae) và Q inghao
{Artem isia annua L. A steraceae) là các cây thuốc đã được nói đến trong các
sách cổ T rung Q uốc cách đây hơn 2000 năm . T rong m ột đơn thuốc sử dụng
trước công nguyên nhiều năm , thanh hao hoa vàng được dùng như m ột thuốc
chống sốt. T ác dụng chữa các chứng lao tổn, nóng âm ỉ, đổ m ồ hôi trộm , bệnh
lỵ của nó ở V iệt N am đã được Tuệ Tĩnh xác nhận từ th ế kỷ X IV .
N hững nghiên cứu về m ặt hoá học các thuốc sốt rét chỉ thực sự bắt đầu
từ khi người châu  u khai thác và sử dụng cây C inchona. Đ ến đầu th ế kỷ
XIX, người ta đã phân lập từ cây này được gần 30 ancaloid trong đó có quinin.
Q uinin là m ột thuốc trị sốt rét được dùng từ lâu trong điều trị nhưng khá độc,

chỉ tác dụng với thể phân liệt, ít tác dụng với thể giao bào và không đủ đáp
ứng nhu cầu trong chiến tranh th ế giới thứ nhất. Đ iều đó đã thúc đẩy việc
nghiên cứu tổng hợp ra các thuốc sốt rét mới. K ết quả hàng nghìn hợp chất
mới đã được điều c h ế ra. Q ua sàng lọc nhiều thuốc sốt rét mới được đưa vào
sử dụng.
N ăm 1926, prim aquin là m ột hợp chất thuộc nhóm 8 -am inoquinolin
được tổng hợp ra ở Đức. Tiếp đó plasm ocid được ch ế tạo ra tại Nga. Năm
1932, bằng cách thay nhân quinolin trong công thức prim aquin bởi nhân
acridin, các hợp chất thuộc nhóm 9-am inoacridin được tổng hợp như: atebrin,
m epacrin.... N hưng cũng như prim aquin, chúng rất độc.
Từ 1934, nhóm 4-am inoquinolin được tổng hợp nhờ chuyển vị trí m ạch
nhánh trong công thức prim aquin, rồi thay đổi thành phần m ạch nhánh này m à
cloroquin ra đời (năm 1944). Cloroquin là thuốc chống sốt rét lý tưởng trong


-

8

-

nhiều năm vì vừa có tác dụng điều trị p . fa lc ip a ru m và p .vivax, vừa có khả
năng dự phòng, lại ít độc hofn các thuốc chống sốt rét khác thời đó.
Dựa vào cơ c h ế cạnh tranh của m epacrin với riboflavin và tác dụng
chống ký sinh trùng sốt rét của sulfam id, người ta đã tổng họfp ra proguanil.
Proguanil có tác dụng cao hơn quinin và lại ít độc hơn. Cơ ch ế tác dụng của
proguanil là ức chế sự phân chia nhân của ký sinh trùng sốt rét thể vô tính do
ức chế hệ enzym dehydrofolat reductase. M ột chất cùng nhóm với proguanil
là bigum al cũng được điều ch ế ra sau đó. N ăm 1951, A nh và M ỹ phối hợp tìm
được pyrim etham in có cơ ch ế tác động giống proguanil nhưng ít độc hơn.

N ăm 1960, việc p . fa lc ip a ru m kháng lại cloroquin ở C olom bia đã làm
chậm tốc độ phát triển số lượng của các thuốc sốt rét mới. T inh trạng p .
fa lcip a ru m kháng lại các thuốc sốt rét nhóm 4-am inoquinolin lan nhanh sang
các nước N am M ỹ và Đ ông N am Á, khiến cho Tổ chức Y tế th ế giới thấy cần
phải đẩy m ạnh chương trình chống kháng thuốc sốt rét. N hiều nước tham gia
nghiên cứu sản xuất thuốc chống sốt rét m ới bằng cách thay th ế các nhóm
chức trong công thức hoá học của các thuốc chống sốt rét đã bị kháng. Nhiều
loại chất được tổng hợp và thử nghiệm tác dụng chống sốt rét nhưng chỉ m ột
số ít có tác dụng điều trị lâm sàng. Sự phối hợp giữa sulfam id thải trừ chậm
với các thuốc ức chế enzym dehydrofolat leductase cho kết quả tốt. Những
phác đồ điều trị chống ký sinh trùng kháng thuốc gồm sulfonam id phối hợp
với pyrim etham in và quinin đem lại kết quả điều trị ở nhiều vùng có ký sinh
trùng kháng thuốc như Thái Lan, V iệt Nam . N hờ đó, giảm được tỷ lệ tử vong
do sốt rét ác tính và sốt rét nặng m ột cách đáng kể.
Từ năm 1967, các nhà khoa học T rung Q uốc bắt đầu kiểm tra m ột cách
có hệ thống các vị thuốc cổ truyền để tìm nguồn thuốc sốt rét mới. Cây
Q inghao, m ột cây thuốc đã sử dụng lâu đời, được tập trung nghiên cứu. Năm
1972, những tinh thể artem isinin đầu tiên được phân lập từ cây này với tên gọi
Q inghaosu (Q ing Hau Sau). A rtem isinin được đặc biệt quan tâm vì thuốc có


-

9

-

công hiệu trong những trưòíng hợp các ký sinh trùng sốt rét đã kháng lại với
các thuốc sốt rét hiện có như cloroquin, fansidar, m efloquin...
1.2. N G U Ồ N G Ố C , T ÍN H C H Ấ T LÝ H Ọ C VÀ H O Á H Ọ C CỦA

A R T E M ISIN IN
1.2.1. N guồn gốc và cấu tạo của artem isinin:
1.2.1.1. N gu ồn gốc củ a artem isinin:
A rtem isinin là m ột hoạt chất có tác dụng chống sốt rét được chiết xuất
từ cây thanh hao hoa vàng. Cây thanh hao hoa vàng có tên khoa học là
A rtem isia annua L., thuộc họ Cúc A steraceae.
Tình hình p hán b ố và trồng trọt của cây T hanh hao hoa vàng:
A rtem isia annua L. là loại cây thảo, sống lâu năm , m ọc hoang thành
từng đám ven đồi ven suối, ven sông ở những vùng ôn đới và nhiệt đới. Các
vùng Bắc M ỹ, Đông  u, châu Á (Trung Q uốc, Ấn Đ ộ, N hật Bản, T riều Tiên,
các nước vùng Trung Á ....) đều có cây này m ọc.
ở V iệt Nam , các nhà thực vật học Pháp đã phát hiện và m ô tả
A rtem isia annua L. từ năm 1922. Tên địa phương của A rtem isia annua L. là
thanh hao hoa vàng, thanh hao, thanh cao hoa vàng, thanh cao, ngải hoa vàng,
bù hao, hoàng hoa cao.... Phân bố của cây thanh hao chủ yếu ở vùng Đ ông
Bắc. Cây m ọc tập trung ở Lạng Sơn, Cao Bằng, còn ở các tỉnh khác như
Q uảng N inh, Bắc G iang, Bắc Ninh, Bắc K ạn, T hái N guyên cũng có cây thanh
hao m ọc nhưng thưa thớt không có khả năng khai thác.
Hiện nay, cây thanh hao được trồng ở nhiều tỉnh phía Bắc và cả ở m ột
số tỉnh phía Nam như Tiền G iang, Lâm Đ ồng, Long An, Cần Thơ, K hánh
Hoà, Đ ổng N ai... nhằm đáp ứng cho nhu cầu chiết xuất artem isinin [15]. Cùng
với việc trồng trọt có nhiều công trình nghiên cứu kỹ thuật trồng cây thanh
hao, chọn giống và kỹ thuật sản xuất giống [7], ảnh hưởng của các yếu tố vi
lượng đến năng suất và chất lượng cây [4]...Các kết quả nghiên cứu này đã


-

10-

góp phần giúp cho việc trồng cây thanh hao thu được năng suất cao và chất
lượng tốt, chủ động để chiết xuất artem isinin. H àm lượng của artem isinin
trong cây thanh hao hoa vàng rất khác nhau phụ thuộc vào nguồn gốc địa lý,
thời điểm thu hái.
*1* Tách chiết artem isinin:
Tinh thể artem isinin đầu tiên được người T rung Q uốc phân lập ra từ
dịch chiết ete của cây thanh hao hoa vàng vào năm 1972, nhưng m ãi đến năm
1977 mới được công b ố với tên Q inghaosu (Q ing H au Sau) [30].
Năm 1984, D. L. K laym an và cộng sự đã chiết artem isinin từ dược liệu
khô bằng ete dầu hoả sôi, tách artem isinin bằng sắc ký cột và k ết tinh lại trong
cyclohexan [40]. Sau đó nhiều tác giả khác đã nêu phương pháp chiết và phân
lập artem isinin từ hỗn hợp các sesquiteĩpen để thu được artem isinin cùng các
hoạt chất khác như artem isiten, acid arteanuic, arteannuin B....
Năm 1990, E l-Feraly F.S. và cộng sự đưa ra phương pháp chiết
artem isinin từ lá cây A. anm ia bằng hexan, loại tạp bằng acetonitril, tách bằng
sắc ký trên silicagel với hệ dung m ôi ethyi acetatihexan ở các tỷ lệ khác nhau,
kết tinh artem isinin thu được trong hỗn hợp ete-hexan và kết tinh lại trong hỗn
hợp dichlorom ethan-hexan [3 3 Ị.
ở Việt Nam từ năm 1989, nhóm nghiên cứu của Đ inh H uỳnh K iệt đã
công bố kết quả chiết artem isinin từ lá cây thanh hao bằng ete dầu hoả [ 8 ].
Việc chiết xuất artem isinin phát triển nhanh chóng và m ở rộng khắp trên đất
nước ta [5]. Dung m ôi dùng để chiết xuất và sơ ch ế chủ yếu là xãng công
nghiệp hay hexan, sản phẩm thô được kết tinh lại trong cồn. Với cách chiết
phổ biến này đã sản xuất ra hàng nghìn kilogam artem isinin phục vụ cho việc
điều trị sốt rét trong nước và xuất khẩu.
1.2.1.2. Cáu trúc và tính ch ất lý học của artem isin in :
Cấu trúc của artem isinin được xác định bằng kết hợp các phương pháp
phân tích nguyên tố, khối phổ có độ phân giải cao, phổ cộng hưởng từ proton,

-11

-

'^C-NM R, nhiễu xạ tia X... cho công thức phân tử CjgHjaOj, trọng lượng phân
tử 282,35, có 63,81% C; 7,85% H và 28,33% o . Dữ liệu các phổ cho thấy sự
có mặt của nhóm ỗ-lacton, nhóm chức peroxid, có 3 nhóm -C H 3 (1 nhóm bậc
ba, 2 nhóm bậc hai)...[23].
H iện nay cấu trúc của artem isinin được khẳng định với tên khoa học là:
[3R -ị3A ,5A E ,6E ,8A ,E ,9A ,12E ,12aR ^)l

O ctahydro-3,6,9-trím ethyl-

3,12

E p o xy -I2 H -p ỵra n o i4 ,3 -jỉ-ỉ,2 -b e n zo d io xe p in -I0 (3 H )-o n [35] với cách đánh
số như sau:

,6
/

B

i N ' 5a

\ 9 c > 'V.
0

^

^

ồ .

11
8a

X

A rtem isinin ít tan trong nước, trong dầu. A rtem isinin là bột hay tinh thể
hình kim trắng, không m ùi, vị hơi đắng. A rtem isinin không hấp thụ tử ngoại,
có

nhiệt
25" c

độ

nóng

chảy

151-153"C,

năng

suất

quay

cực

= 63 - 6 6 '’ (dung dịch 2% trong CHCI3). A rtem isinin bị phân huỷ

trong dung m ôi phân cực do m ở vòng lacton, có khả năng tan trong các dung
môi không phân cực.
1.2.2. Các phản ứng hoá học của artem isinin:
Do trong phân tử có cầu peroxid ( - 0 - 0 - ) là m ối liên kết dễ bị phân huỷ,
với các điều kiện hoá học khác nhau artem isinin bị biến đổi thành những hợp
chất m à đa số không còn khung cơ bản ban đầu nữa. Ngoài ra artem isinin và
m ột số dẫn xuất còn có thể bị biến đổi dưới ánh sáng tử ngoại: m ất cầu
peroxid và thay đổi khung cơ bản ban đầu [ 1 2 ].


-

12-

1.2.2.1. P h ả n ứng với kiềm :
A rtem isinin dễ bị phân huỷ bởi kiềm thành các sản phẩm khác nhau.
Khi khuấy artem isinin với K iC O j trong m ethanol ở nhiệt độ phòng sẽ tạo ra
hợp chất II [29], với K O H trong ethanol sẽ cho hợp chất III [38]. Còn khi tác
dụng với dung dịch N aO H loãng sẽ cho hợp chất IV được gọi là Q 292 có cực
đại hấp thụ ở 292nm , hợp chất này có thể chuyển thành Q 260 (có cực đại hấp
thụ ở 260 nm ).

1.2.2.2. P hản ứng với acid:
A rtem isinin cũng không bền trong điều kiện acid. Khuấy artem isinin
với dung dịch acid sunfuric 1 0 % và acid acetic băng trong 1 giờ sẽ thu được
hợp chất V m ất cầu peroxid và có khung khác hẳn [29].

1.2.2.3. P hản ứng k h ử h o á :
Với các điều kiện khử hoá thay đổi, phân tử artem isinin bị khử ở các
nhóm khác nhau. Khi hydro hoá artem isinin với hydrogen có xúc tác


-

13-

Pd/C aC O j thì cầu peroxid bị m ất m ột nguyên tử oxy tạo ra desoxyartem isinin
VI [38]. Khi sử dụng tác nhân khử hoá là LÌAIH 4 sẽ thu được hợp chất V II và
V III

[65].

Còn

khi

dùng

N aBH 4 trong

m ethanol

thì

lại

thu

được

dihydroartem isinin (IX, DHA) [29].

H3C—^ HO.,
HO
CH2OH

H.C

VII

VIII

1.3. T Ổ N G H Ợ P A R T E M ISIN IN VÀ CÁC C H Â T TƯ Ơ NG T ự :
1.3.1. T ổng hợp artem isinin:
A rtem isinin xuất hiện với đặc tính điều trị sốt rét đặc hiệu m à cây thanh
hao hoa vàng không phải vùng nào cũng có nên các nhà hoá học cố gắng tìm
cách tổng hợp nó từ các nguyên liệu khác nhau.
Tuy nhiên các nghiên cứu tổng hợp bằng con đường hóa học hay sinh
tổng hợp artem isinin chỉ có ý nghĩa về m ặt lý thuyết chứ ít có ý nghĩa thực
tiễn, chưa có phương pháp nào có giá trị kinh tế để có thể ứng dụng trong
công nghiệp sản xuất artem isinin. Cho đến nay nguồn artem isinin chủ yếu vẫn
được lấy từ cây thanh hao hoa vàng.


-

14-

1.3.2. T ổng hợp các hợp chất tương tự artem isinin:
N ghiên cứu liên quan giữa cấu trúc và tác dụng của artem isinin, người
ta nhận thấy vai trò khá rõ rệt của cầu peroxid và vòng lacton trong tác dụng
điều trị sốt rét. Do đó m ột số nhà khoa học đã nghiên cứu điều ch ế ra các hợp
chất có bô khung tương tư artem isinin và nhân thấy

o— o

chúng cũng có tác dụng trị sốt rét:

o-

A very M. A. và cộng sự đã điều ch ế ra m ột số dẫn xuất được gọi là
secoartem isinin, cũng có tác dụng tương tự như artem isinin [2 2 ].
H,c

X

CH3
I

XI

1.4. BÁN T Ổ N G H Ợ P D IH Y D R O A R T E M ISIN IN VÀ CÁC D Ẫ N X U Â T
CỦA NÓ:
M ặc dù tác dụng chống sốt rét của artem isinin có nhiều ưu việt so với
các thuốc chống sốt rét kinh điển nhưng việc sử dụng của nó còn nhiều hạn
ch ế do khả năng hoà tan kém của nó (cả trong nước lẫn trong dầu) và dễ bị
kháng thuốc. Do đó các nhà khoa học trên th ế giới đã nghiên cứu bán tổng

hợp từ nó các dẫn chất m ới để sàng lọc ra các hợp chất có hoạt tính m ạnh hơn,
dễ hoà tan hofn và ít bị kháng hơn. Chủ yếu là tạo ra các nhóm háo nước hoặc
háo dầu trong phân tử hay tăng độ bền vững của các sản phẩm được bán tổng
hợp ra. M ột trong những dẫn chất bán tổng họfp đầu tiên có hiệu lực hơn
artem isinin là dihydroartem isinin - đây cũng là tiền chất để tạo ra nhiều dẫn
chất khác của artem isinin.


-

15-

1.4.1. B án tổn g hợp d ih ydroartem isin in (DH A):
M ột trong những phản ứng hoá học của artem isinin là phản ứng với các
tác nhân khử hoá. Với các tác nhân khử hoá và m ôi trưòfng khác nhau sẽ cho
ra nhiều sản phẩm khác nhau. Đ ể khử hoá chọn lọc nhóm c o lacton của
artem isinin thành O H bán acetal trong D H A ngưòi ta đã thử nhiều phương
pháp khác nhau nhưng cho đến nay phưong pháp hiệu quả nhất vẫn là dùng
tác nhân khử NaBH 4 trong m ethanol ở nhiệt độ thấp [27].
CH3
H3C.

HiC

NaBHị / CH3OH

0 - 5 °C

Trên cơ sở phương pháp của các nhà khoa học Trung Quốc, D. L. Klayman và
cộng sự [46J đã đ iều c h ế D H A b ằn g cách ch o 1 p hần a rte m isin in vào 80

phần m eth an o l ở 0-5°C , rồi c h o dần 1 phần c h ất kh ử N aB H 4 vào. Sau khi
tin h c h ế thu được h ỗ n hợp đ ồ n g phân a và p củ a D H A với hiệu su ất 15% .
Bruchs p. cải tiến quá trình khử hoá và đạt được hiệu suất 8 8 % [24].
ở V iệt N am cũng có n h iề u n g h iên cứu nhằm n ân g cao h iệu suất
q u á trìn h k h ử hoá n ày. T ất cả các n g h iên cứu đều dựa trên n g u y ên tắc cơ
bản đã nêu [ 2 ].
D ih y d ro a rte m isin in có tác d ụng m ạnh hơn a rte m isin in 2 lần nhưng
vẫn còn ít tan trong nước, tro n g dầu. T hường sử dụng nó như là hợp chất
tru n g g ia n q u an trọ n g để b án tổ n g hợp ra các loại dẫn xuất kh ác của
a rte m isin in .
1.4.2. B án tổng hợp các dẫn xu ất ete của DH A:
P hư ơng pháp th ô n g th ư ờ n g để tổng hợp các ete X III của D H A là
cho D H A tác dụng với ancol tương ứng với sự có m ật củ a xúc tác. Xúc


-

16-

tác đặc h iệu thư ờ ng được dùn g là triflo ro b o ro e te a t (B F 3 .0 (C 2H 5)t) [ 1 0 ],
[24], [27]:

RO H

BF30(C2H5)2
XIII

với gốc R có thể là alkyl, alkenyl, aryl....
Trên cơ sở phương pháp điều ch ế các dẫn xuất ete của các nhà khoa học
Trung Q uốc [27], các nghiên cứu khác được tiến hành để điều ch ế ra các dẫn

xuất ete khác nhau của DHA. Các dẫn xuất ete với các ancol m ạch thẳng có
m ạch cacbon ngăn như m ethanol, ethanol, propanol... được tạo ra [24], ơ V iệt
Nam cũng có các nghiên cứu điều ch ế các dẫn xuất loại này [10]. Trong số
các dẫn chất loại này đã có hai ete được đưa vào sử dụng trong điều trị là đồng
phân p của m ethyl ete (artem ete) và ethyl ete (arteete).
C ác d ẫ n x u ấ t ete thông thường chỉ có khả năng tan trong dầu nên việc
sử dụng vẫn còn các hạn ch ế nhất định. Do vậy nhiều nghiên cứu m uốn tạo ra
các d ẫn x u ấ t k iể u e te n h ư n g lại ch ứ a c á c n h ó m chứ c có th ể tạo m u ố i
h o à tan tro n g nư ớc. A. J. L in đ ã đ iề u c h ế đ ư ợ c m ột số hợ p c h ấ t k iể u
n ày [4 7 ]. H ợp c h ấ t đư ợc q u a n tâm n h ấ t th u ộ c lo ại này là a c id a rte lin ic .
ở V iệ t N am , dẫn x u ấ t này đã được n g h iê n cứ u b án tổ n g hợp [3], m ộ t
số d ẫn x u ấ t k h á c k iể u n à y c ũ n g đư ợ c đ iề u c h ế n h ư là h ợ p c h ấ t tru n g
g ia n đ ể đ iề u c h ế c ác d ẫ n x u ấ t a m in [1 1 ]. T ro n g các trư ờ n g hợp n ày ,
n h ó m c a c b o x y l được b ả o vệ b ằ n g c á c h a n k y l h o á sau kh i th ự c h iệ n q u á
trìn h e te h o á xong c h ú n g đư ợ c trả lại th à n h n h ó m c a c b o x y l tự do có
th ể tạo m u ố i b ằ n g K O H 2,5% tro n g m e th a n o l.


-

17-

H.c
KOH/CH3OH

ROCO—Y—OH

H

B F3 0 (C 2 H 5 )2

CH3

với R là -CH3, nhóm Y là -C H .-, -(C H ,) 2-,-(C H 2) 3-,(p )-C H ,-Q H 4-.

Các dẫn xuất loại này đều tồn tại dưới 2 dạng đồng phân a và p. Với
các ancol có m ạch cacbon thẳng và ngắn, đồng phân chiếm ưu th ế là đồng
phân p. Các đồng phân p thường tồn tại dưới dạng tinh thể có thể phân lập
bằng phương pháp kết tinh phân đoạn còn các đồng phân a thường là dạng
dầu (trừ m ethyl D H A ete) chủ yếu được tách ra nhờ sắc ký cột.
N g o à i xú c tá c th ô n g d ụ n g c h o p h ả n ứ n g e te h o á D H A m ộ t số xúc
tác k h á c c ũ n g có th ể sử d ụ n g c h o p h ả n ứ ng n à y [9 ], [17].
1.4.3. Bán tổn g hợp các ester của DHA:
Để thu được các dẫn xuất ester XIII, thông thường người ta cho DHA
tác dụng với các cacboxyl cloride hay anhydride acid hoặc acid cacboxylic
tương ứng trong sự có m ặt của chất xúc tác thích hợp [43].

R -C ^

0
X

xúc tác
OH
IX

trong đó X có thể là -Cl, acyloxy, -OH

OCOR
XIII

và R có thể là aryl, ankyl...

Xúc tác cho quá trình acyl hoá này có thể là các am in bậc ba như:
pyridin, triethylam in (TEA), 4-dim ethylam ino pyridiụ.-(^^ĐM AP) hoặc hỗn


-

18-

hợp của các xúc tác này. N goài ra quá trình acyl hoá có thể còn cần cả sự hỗ
trợ của dicyclohexyl carbodiim id (DCC) tuỳ thuộc tác nhân sử dụng. N gay từ
1980-1982, Li Y. và cộng sự đã sử dụng 4-dim ethylam ino pyridin (4-D M A P)
làm xúc tác cho phản ứng ester hoá D H A với các tác nhân cacboxyl clorid
hoặc anhydrid acid tương ứng [43].
Các este của D H A tổng hợp ra thường có tác dụng trên ký sinh trùng sốt
rét tốt hơn artem isinin và bán este của acid succinic với d ih y d ro -a rte m isin in
là D H A - lO a -h e m is u c c in a t với tên th ư ờ n g g ọ i là a rte s u n a t (với X là C H -.-CH -) đ ã trở th à n h m ộ t tro n g n h ữ n g thuốc sốt rét có công hiệu hiện
nay.
ơ V iệt N am , các nhà nghiên cứu đã tập trung vào nghiên cứu điều c h ế
artesunat từ các tác nhân acid succinic hay anhydrid succinic [2], [14]. M ột số
dẫn xuất este m ạch thẳng [54] và bán este dicarboxylic khác [55] của D H A
cũng đã được điều chế.
1.4.4. B án tổn g hợp các cacbonat của DH A:
Cũng tương tự như các este, các cacbonat của DH A (X IV ) cũng được
điều ch ế bằng cách cho D H A tác dụng với alkyl hoặc arylcloroform iat dưới
tác dụng của xúc tác là triethylam in hoặc 4-D M A P [44J để nhận được các dẫn
xuất cacbonat tương ứng:

R -0 -c f

o

'C 1

xúc tác
XIV

trong đó R có thể là ankyl, aryl....


-

1.5.

BÁ N

TỔNG

HỢP

CÁC

19-

DẪN

XUẤT

chứa

N ITƠ

của

A R T E M ISIN IN V À D H A :
1.5.1. Bán tổn g hợp các dẫn xuất thay thê vòn g lacton bằn g lactam của
artem isinin:
N hằm tăng tính bền vững của phân tử, tránh sự phân hủy bởi m en
C ytochrom

P450

nhiều dẫn xuất được điều ch ế theo kiểu thay th ế oxy trong

vòng lacton của phân tử artem isinin bằng nitơ để tạo ra dẫn xu ất có chứa vòng
lactam [2 1 ], [61].
V iệc điều ch ế được thực hiện trong 2 bước: bước đầu cho artem isinin
phản ứng với am in trong m etanol, bước tiếp theo là cho hỗn hợp phản ứng ở
trên xử lý với A m berlyst hoặc hỗn hợp 2,6-di-tert-butyl-4-m ethylphenol
(BHT), H-.S0 4 và silicagen. K ết quả phân lập bằng sắc ký cột thu được 11azaartem isinin (XV) và 10-azadesoxyartem isinin (XV I).
CH3

CH3

H Ỵ

H Y

H,c

1.RNH2/CH3OH

2. Amberlyst

XVI

Q uá trình lactam hoá này bên cạnh các sản phẩm chính còn có thể cho
ra các sản phẩm khác không m ong đợi. Chúng có thể là các form yl am id
(X V II), các lactam 5 cạnh (X V III) hay các hem icetal peroxid (XIX) [35]:
CH 3

XVIII

XIX


-

20-

V iêc chuyển từ lacton sang các lactam này đã có thể tạo ra các dẫn xuất
có hoạt tính cao hơn so với artem isinin. V í dụ dẫn xuất 11-azaartem isinin với
R=-CH^-CHO có hoạt tính

in vitro gấp 26 lần và in vivo gấp 4 lần so với

artem isinin [61].
1.5.2. M ột sô dẫn xu ất chứa N itơ của DH A:

N ăm 1980 Y. Pei-Lin và cộng sự [67] điều c h ế ra các dẫn chất chứa
N itơ của DHA.

XX
T rong đó R là ankyl hoặc axyl m à bản thân trong nó có chứa nitơ hoặc
halogen. T rong số đó các chất chứa nhóm R là P-F 3C Q H 4, O-Cl, - Q H 4C 0 ,
CHO, có tác dụng m ạnh hơn artem isinin 10 lần.
Đ ến năm 1990 nhóm nghiên cứu của K laym an công bố m ột phương
pháp m ới để tổng hợp các dẫn xuất chứa nitơ m à nitơ nối trực tiếp vào nhân
của DHA. T heo cách này tác giả cho DHA tác dụng với trifloboroeterat để
được 9, 10-dehydroartem isinin XXI, sau đó brom hóa liên kết đôi mới tạo
thành để được dẫn chất dibrom XXII, chất này được ngưng tụ với các am in
tương ứng để được các am in XX III. Các hợp chất này cũng có tác dụng trên
ký sinh trùng sốt rét như artem isinin.
H

H,c

i ^

H.c. I

n T

ì

PhC,. /

o

-21

-

-{3

^0

N

với gốc A r có thể là:

< í'
&

<0
1.5.3. M ột sô dẫn xu ất chứa axit am in của DH A:

Đ ể nhằm tìm ra những dẫn xuất mới của artem isinin có hoạt tính cao
hơn T rần V ăn Sung và cộng sự [11] đã tổng hợp m ột số dẫn xuất chứa axit
am in của D H A trên cơ sở phản ứng sau:
CH3
l.HOCH^COOCjHsN

k

B F 3 .Ò (C 2 H 5 ) 2

.-H

2. KOH/ m e ta n o l

ó.

^CH3

'CH3
ÕCH2CONH-CH-COOC2H5

OCH2COOH

ÓH
IX

1.6.

BÁN

TỔNG

R

XXV

HỢP

MỘT

số

DẪN

XUẤT

khác

của

ARTEMISININ :
K hác với desoxyartem isinin (dẫn xuất m ất 1 nguyên tử oxy trong cầu
peroxid) không có hoạt tính thì dẫn xuất deoxoartem isinin lại có hoạt tính gấp
8 lần artem isinin. Hợp chất này m ất oxy của nhóm cacbonyl ở C |0 khi khử hoá

artem isinin bằng NaBH 4 với sự có m ặt của BF 3 0 (C^H 5)t trong tetrahydrofuran
khan nhưng nếu tiếp tục hydro hoá với Pd/C aC 0 3 trong ethanol thì lại tạo ra
deoxodesoxyartem isinin không hoạt tính [39].

NaBH4
,H

BF3.0(C2Hg)2/THF

Pd/CaC 03
C2H5OH

I 0

XXVI

XXVII

-

22-

M ột số dẫn xuất chứa flo của artem isinin cũng được điều c h ế với mục
đích làm tăng khả năng thấm qua thành tế bào của ký sinh trùng nhằm làm
tăng hoạt lực và có tác dụng chống tái phát tốt hơn artem ete [16], [56], [58 .
Các hợp chất chứa flo gồm có các dẫn xuất ete chứa flo của D H A X X V III và
XXIX:

I

.H
^C H 3

F3C-

\

h

XXIX

T ro n g đ ó R |, R t, R 3 có c h ứ a flo .
C ác d ẫ n c h ấ t c h ứ a lư u h u ỳ n h c ủ a D H A (X X X ) b ao g ồ m c á c dẫn
c h ấ t c ủ a th io e te , s u lfo n , s u lf o n a t [62] đ ã đ ư ợ c đ iề u ch ế;
CH 3
H 3C .

XR
XXX

T ro n g đ ó ; X có thể là s, so , so ,
R có thể là : alkyl có từ 1- 8 C;
cycloalkyl có từ 4 - 8 C;
các alkyl đã thế, alkenyl thế,
heterocyclic alkyl


-

23-

M ột số dẫn xuất chứa liên kết C-C ở vị trí Cio X X X I a-b hay dẫn xuất
X X X III a-b được điều ch ế qua dẫn xuất ete trung gian X X X II, với m ục đích
làm tăng độ bền vững của các họfp chất này [49].

H3C.^„.0

CH2 - CH- CH2 —

XXXIa

^ N—

—

XXXIb

H.C

XXXIIIa
CH3

0
IX

0

X XXII

1.7. DƯỢC LÝ HỌC VÀ D ư ợ c ĐỘNG HỌC CỦA ARTEMISININ VÀ
CÁC DẪN XUẤT:
1.7.1. H oạt tính chống sốt rét của artem isinin và các dẫn xuất:
A rtem isinin và các dẫn xuất của nó tác động trực tiếp và nhanh chóng
in vitro cũng như in vivo trên các chủng P lasm odium [28]. A rtem isinin ức ch ế
in vitro m ột cách rõ rệt sự phát triển và nhân lên của p . fa lc ip a ru m ở nồng độ
thấp 1.1 O^M nhưng ở nồng độ 1 . 1 không còn tác dụng nữa [66 ].


-

24-

A rtem isinin và các dẫn xuất của nó có hiệu lực tốt trên các chủng
P lasm odium đã kháng lại các thuốc chống sốt rét khác cả in vitro và in vivo,
[28].
A rtem isinin và các dẫn xuất của nó tác động nhanh với thể phân liệt và

làm sạch ký sinh trùng trong khoảng 24 giờ [31]. A rtem isinin tác dụng trên
các giai đoạn hồng cầu của ký sinh trùng sốt rét nhưng lại không ảnh hưcmg
lên các giai đoạn ngoài hồng cầu của chúng [28]. N ghĩa là nó k h ô n s có tác
dụng dự phòng. A rtem isinin tác dụng trên giai đoạn trưởng thành của thể phân
liệt m ạnh hơn giai đoạn thể nhẫn trong m ôi trường nuôi cấy.
K hả năng tác dụng diệt giao bào của artem isinin đang còn có sự tranh
luận. Có m ột số công trình cho rằng artem isinin không có tác dụng diệt thể
giao bào [53], còn D utta và cộng sự thì lại thấy ngược lại nên đã nêu lên khả
năng dùng artem isinin và các dẫn chất của nó để phòng ngừa sự truyền bệnh
[32].
Các thí nghiệm in vivo với p . berghei ở chuột nhắt trắng và với p.
cynom oìgi hoặc p. know'lesi ở khỉ đã cho thấy hoạt tính chống sốt rét của
artem ete và arteete là m ạnh hơn artem isinin

từ 2-4 lần [28]. [31]. Natri

artesunat cũng có hiệu lực cao hơn artem isinin. Khi tiêm tĩnh m ạch hiệu quả
của nó lớn gấp 5 lần artem isinin, có tác dụng chống lại cả thể kháng và thể
nhạy cảm cloroquin của p . herghei.
Torok, D. s. ; Z iffer, H. và cộng sự khi nghiên cứu thử tác dụng của các
dẫn xuất 1 l-azaartem isinin trên chủng P lasm odium fa lc ip a ru m thấy rằng
chúng có tác dụng bằng hoặc lófn hơn tác dụng của artem isinin đặc biệt với
R ^-C H .-C H O có hoạt tính

in vitro gấp 26 lần và in vivo gấp 4 lần so với

artem isinin [61 ].
N hóm nghiên cứu của Avery M. A. cũng cho thây kết quả tươiig tự.
ngoài ra các dẫn xuất của 1 l-azaartem isinin còn có đặc tính c h ố n s tái phát rất
tốt [21 .