Tổng hợp, cấu trúc và hoạt tính kháng tế bào ung thư của phức chất cis-[PtCl₂(piperiđin)(para-cloanilin)] và cis-[PtCl₂(piperiđin)(xiclohexylamin)]

JOURNAL OF SCIENCE OF HNUE Interdisciplinary Sci., 2014, Vol. 59, No. 1A, pp. 156-161 This paper is available online at TỔNG HỢP, CẤU TRÚC VÀ HOẠT TÍNH KHÁNG TẾ BÀO UNG THƯ CỦA PHỨC CHẤT cis-[PtCl2(PIPERIĐIN)(para-CLOANILIN)] VÀ cis-[PtCl2(PIPERIĐIN)(XICLOHEXYLAMIN)] Nguyễn Thị Thanh Chi, Phạm Văn Thống Khoa Hoá học, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Tóm tắt. Nghiên cứu đã tổng hợp được hai phức chất cis-điamin hỗn tạp của Pt(II) chưa được mô tả trong các tài liệu là Cis-[PtCl2(Pip)(p-Cl-anilin)] (P1) và Cis-[PtCl2(Pip)(xiclohexylamin)] (P2). Cấu trúc của chúng được xác định bằng phân tích hàm lượng nước kết tinh, hàm lượng Pt, phổ IR và 1H NMR. Ở các phức chất đó piperiđin tồn tại ở cấu dạng ghế và phối trí với Pt(II) qua N ở vị trí e, p-cloanilin và xiclohexylamin phối trí với platin(II) qua nguyên tử N của nhóm -NH2. Kết quả thử hoạt tính sinh học của P2 trên bốn dòng tế bào ung thư gan Hep-G2, ung thư mô liên kết KB, ung thư biểu mô vú MCF7 và ung thư tử cung Fl cho thấy nó có khả năng ức chế tế bào ung thư KB và Fl với giá trị IC50 tương ứng là 2,82 và 5,20 g/mL. Từ khóa: phức cis-điamin platin(II), piperiđin, kháng tế bào ung thư. 1. Mở đầu Đến nay đã có ba thế hệ thuốc với hoạt chất là phức chất của platin được sử dụng rộng rãi trong việc điều trị nhiều bệnh ung thư khác nhau ở người với tên thương phẩm là Cisplatin, Cacboplatin và Oxaliplatin, chúng đều thuộc loại phức cis-điamin của platin(II). Tuy nhiên, do chúng có độc tính cao và chưa đáp ứng được sự gia tăng của các thể loại ung thư khác nhau nên việc nghiên cứu tìm ra các phức chất mới của platin(II) với hi vọng có hoạt tính kháng tế bào ung thư cao, độc tính thấp vẫn đang thôi thúc các nhà khoa học [1-4]. Ở Việt Nam, phức chất cis-điamin hỗn tạp của platin(II) đã được chú trọng nghiên cứu từ những năm 2001. Kết quả thử hoạt tính kháng tế bào ung thư của nhiều phức chất trong số chúng cho thấy một số phức chất chứa phối tử amin dị vòng như piperiđin, quinolin có hoạt tính cao [5, 6]. Trong bài báo này chúng tôi tiếp tục nghiên cứu tổng hợp, xác định cấu trúc và thử hoạt tính sinh học của hai phức chất cis-điamin hỗn tạp mới của Pt(II) là Cis-[PtCl2(piperiđin)(p-cloanilin)] và cis-[PtCl2(piperiđin)(xiclohexylamin)]. Liên hệ: Nguyễn Thị Thanh Chi, e-mail: thanhchi_sp@yahoo.com.vn 156 Tổng hợp, cấu trúc và hoạt tính kháng tế bào ung thư của phức chất... 2. Nội dung nghiên cứu 2.1. Thực nghiệm 2.1.1. Tổng hợp các phức chất Phức chất K[PtCl3(Pip)] (P0) được tổng hợp theo phương pháp mô tả trong tài liệu [5]. Tổng hợp Cis-[PtCl2(piperiđin)(p-cloanilin)] (P1): Cho từ từ dung dịch chứa 1,1 mmol p-cloanilin vào dung dịch chứa 1 mmol P0. Khuấy hỗn hợp phản ứng ở nhiệt độ phòng, sau khoảng 30 phút thấy kết tủa trắng tách ra, khuấy hỗn hợp phản ứng thêm 4 giờ nữa. Lọc tách lấy kết tủa, rửa kết tủa bằng HCl 0,1N, nước, etanol. Hiệu suất phản ứng 54%. Tổng hợp cis-[PtCl2(piperiđin)(xiclohexylamin)] (P2): Cho từ từ dung dịch chứa 1,5 mmol xiclohexylamin vào dung dịch chứa 1 mmol P0. Khuấy hỗn hợp phản ứng ở nhiệt độ phòng, sau khoảng 5 phút thấy kết tủa trắng tách ra, khuấy hỗn hợp phản ứng thêm 4 giờ nữa. Lọc tách lấy kết tủa, rửa kết tủa bằng HCl 0,1N, nước và etanol lạnh. Sản phẩm được kết tinh lại trong dung môi etanol thu được tinh thể hình kim màu trắng ngà. Hiệu suất phản ứng sau khi kết tinh là 50%. 2.1.2. Phương tiện nghiên cứu Hàm lượng nước kết tinh và platin trong P1 và P2 được xác định bằng phương pháp trọng lượng tại Khoa Hóa học, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội. Phổ IR được ghi trên máy IMPAC-410-NICOLET trong vùng 4000-400 cm1, mẫu đo ở dạng viên nén với KBr. Phổ 1H NMR của các chất được đo trên máy Brucker ADVANCE (500 MHz), chất chuẩn là TMS, tại Viện Hóa học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Phức chất P2 được thử hoạt tính kháng các dòng tế bào ung thư gan Hep-G2, ung thư mô liên kết KB, ung thư biểu mô vú MCF7 và ung thư tử cung Fl tại Phòng Sinh học thực nghiệm -Viện Hóa học các hợp chất thiên nhiên, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. 2.2. Kết quả và thảo luận Theo quy luật ảnh hưởng trans, khi cho phức chất P0 tác dụng với các amin sẽ tạo ra sản phẩm trong đó amin ở vị trí cis so với piperiđin. Vì thế khi cho P0 tác dụng với amin là p-cloanilin chúng tôi thu được sản phẩm P1 như ở Hình 1. Tương tự, khi tác dụng với xiclohexylamin thì thu được phức chất P2 có cấu trúc như được chỉ ra ở Hình 2. Kết quả xác định hàm lượng nước kết tinh trong phức chất P1 và P2 đều là 0,0 % cho thấy, P1 và P2 không chứa nước kết tinh. Hàm lượng Pt trong phức chất P1 và P2 xác định được bằng phương pháp trọng lượng phù hợp với kết quả tính toán theo lí thuyết (Bảng 1) chứng tỏ P1 và P2 có công thức phù hợp với công thức dự kiến như ở Hình 1 và Hình 2. 157 Nguyễn Thị Thanh Chi, Phạm Văn Thống Hình 1. Sự tạo thành phức chất P1 từ P0 và p-cloanilin Hình 2. Phổ 1H NMR của phức chất P2 Bảng 1. Hàm lượng Pt và các vân hấp thụ chính trên phổ hồng ngoại của các phức chất Phức chất %Pt (lí thuyết / thực nghiệm) IR (cm1) NH CHthm Chno NH2, C=C CC, CN CH2 PtN P0 45,83 / 45,13 3167 - 2936, 2855 1600 1209 1422 434 P1 40,75 / 41,13 3170, 3135 3079 2938 1598, 1561 1201, 1093 1489 520 P2 43,33 / 42,86 3198, 3121 - 2924 2854 1625 1579 1254, 1030 1451 481 Kết quả quy kết phổ IR của phức chất P1 và P2 ở Bảng 1 cho thấy trong cả hai phức chất này, piperiđin, p-cloanilin và xiclohexylamin đã phối trí với Pt(II) qua nguyên tử N. Điều này thể hiện ở sự giảm tần số của vân phổ đặc trưng cho dao động NH từ 3450  3300 cm1 (dạng tự do [7]) xuống 3198  3121 cm1 (trong phức chất) đồng thời trên phổ IR của hai phức chất này xuất hiện vân hấp thụ đặc trưng cho dao động PtN ở 520 cm1 và 481 cm1 tương ứng. Khác với phổ dao động của P0 và P2 (không chứa vòng 158 Tổng hợp, cấu trúc và hoạt tính kháng tế bào ung thư của phức chất... thơm), trên phổ dao động của P1 xuất hiện vân có cường độ yếu ở 3079 cm1 đặc trưng cho dao động hóa trị CH thơm là do phức chất này chứa amin thơm p-cloanilin. Để quy kết các tín hiệu proton, chúng tôi dựa vào độ chuyển dịch hóa học (kí hiệu là ), cường độ vân phổ, tương tác spin-spin, giá trị hằng số tách J và tài liệu [5, 8]. Chẳng hạn các tín hiệu proton trong phức chất P2 được quy kết như ở Hình 2, ở đó các proton He thường có dạng vân đôi do tương tác spin-spin với proton ở cùng vị trí cacbon với nó với giá trị 2Jae  13 Hz và tương tác với các proton cách nó ba liên kết chỉ với giá trị 3Jee 3 Jea  2; 5 Hz. Còn tín hiệu cộng hưởng của các Ha thường có dạng vân bội do tương tác không chỉ với proton ở cùng vị trí cacbon với nó mà còn tương tác với các proton cách nó ba liên kết với giá trị 2Jae 3 Jae  13. Kết quả quy kết tín hiệu cộng hưởng của Pip, p-cloanilin và xiclohexylamin trong phức chất P1 và P2 được trình bày ở Bảng 2 và Bảng 3. Bảng 2. Tín hiệu 1H NMR của Pip tự do và Pip phối trí trong các phức chất,  (ppm) Phức chất (dung môi) He H a  H e  H a  H e H a NH 2,70 2,70 1,50 1,50 1,50 1,50 2,00 P1 (CD3)2SO) 3,27 và 2,97; d 2Jae 13 3,11 và 2,97; m 2Jae  3Jaa  3Jaa (NH) 12,5 1,60; d 2Jae 12 1,70; m 2Jae  3Jaa 12,5, 3Jae 4 và 1,47; ov 1,45; ov 1,37; m 2Jae  3Jaa 12,5, 3Jae 3,5 4,55 P2 (CD3OD) 3,25; d 2Jae 13 3,18; m 2Jae  3Jaa  3Jaa (NH) 12,0 1,58; ov 1,38; m; 2Jae  3Jaa 12,5, 3Jae 3,5 1,58; ov 1,50; m - Theo tài liệu [7], 10 proton đính với ba nguyên tử cacbon không tương đương của Pip không phối trí thể hiện bởi hai vân cộng hưởng ở 2,70 ppm (2He, 2H a ) và 1,54 ppm (2He , 2H a  , H e , H a ). Tuy nhiên trên phổ 1H NMR của phức chất P1 thì 10 proton này thể hiện bởi 9 vân cộng hưởng còn ở P2 thể hiện 6 vân cộng hưởng. Điều này chứng tỏ trong P1 và P2, Pip đã phối trí với Pt(II) và bị cố định ở cấu dạng ghế. Giá trị  của các proton của Pip trong phức chất đều thay đổi so với ở Pip tự do, đặc biệt  của các proton H và NH tăng mạnh (P2 không quan sát thấy tín hiệu của NH do phổ được đo trong CD3OD) đã khẳng định Pip phối trí với Pt(II) qua nguyên tử N. Sự tách vân phổ của Ha do tương tác spin - spin với H (NH) với giá trị hằng số tách 12 12,5 Hz phù hợp với giá trị 3Jaa chứng tỏ liên kết N-H thuộc loại liên kết a, nói cách khác liên kết NPip ! Pt thuộc liên kết e. 159 Nguyễn Thị Thanh Chi, Phạm Văn Thống Bảng 3. Tín hiệu 1H NMR của p-cloanilin và xiclohexylamin trong phức chất P1 và P2 Chất Amin Tự do [7] Phối trí P1 H2;6: 6,57 H3;5: 7,07 NH2: 3,57 H2;6: 7,01 và 7,00; dd 3J 9, 4J 3 H3;5: 6,55 và 6,54; dd 3J 9, 4J 3 NH2: 5,19; s P2 H1: 2,62 He2;6, He3;5, H e 4 : 1,97  1,44 Ha2;6, H a 3;5, Ha4 : 1,44  0,72 H1: 2,84; m He2;6: 2,44;d 2Jae 13 Ha2;6: 1,30; m H e 3;5: 1,83; d 2Jae 13,5 Ha3;5: 1,28; m H e 4 : 1,69; ov Ha4 : 1,18; m Bảng 3 cho thấy hai cặp proton H2, H6 và H3, H5 của p-cloanilin tự do tương đương nhau nhưng ở trong phức chất P1, H2 có  khác H6 0,01 ppm và H3 cũng có  khác H5 0,01 ppm, đặc biệt  của proton của nhóm NH2 tăng mạnh so với ở phối tử tự do đã chứng minh p-cloanilin đã phối trí với Pt(II) qua nguyên tử N. Sự phối trí này còn làm thay đổi trật tự  của H2, H6 so với H3 và H5. Cụ thể ở p-cloanilin tự do thì H2;6 < H3;5, còn trong phức chất P1 thì ngược lại. Điều này được giải thích do ở p-cloanilin tự do, nhóm NH2 thể hiện hiệu ứng +C còn Cl thể hiện hiệu ứng -I là chính, khi đó mật độ electron ở H2;6 lớn hơn ở H3;5 làm cho H2;6 cộng hưởng ở trường mạnh hơn H3;5. Còn khi p-cloanilin phối trí với Pt(II) qua N sẽ làm cho nhóm NH2 thể hiện hiệu ứng -I mạnh hơn +C và khi đó Cl lại thể hiện hiệu ứng +C mạnh hơn -I, điều này làm cho mật độ electron trên H2;6 nhỏ hơn H3;5. Đối với xiclohexylamin tự do, H1 cho một tín hiệu cộng hưởng, 10H còn lại (không kể nhóm NH2) cho hai vân cộng hưởng rộng ứng với các proton He và Ha nhưng khi phối trí với Pt(II) trong P2, 10H này cho 6 tín hiệu cộng hưởng riêng biệt (Hình 2) đồng thời  của chúng đều tăng so với ở xiclohexylamin tự do đặc biệt ở tín hiệu H1 và H2;6 đã chứng tỏ xiclohexylamin phối trí với Pt(II) qua N và cố định ở cấu dạng ghế. Kết quả thử hoạt tính sinh học của P2 trên bốn dòng tế bào ung thư gan Hep-G2, ung thư biểu mô KB, ung thư vú MCF7 và ung thư tử cung Fl cho thấy nó có khả năng ức chế tế bào ung thư KB và Fl cao với giá trị IC50 tương ứng là 2,82 và 5,20 g/ml. 3. Kết luận Đã tổng hợp được hai phức chất rắn cis-[PtCl2(Pip)(p-Cl-anilin)] (P1) và Cis-[PtCl2(Pip)(xiclohexylamin)] chưa được mô tả trong các tài liệu. Dựa vào kết quả xác định hàm lượng nước kết tinh, hàm lượng Pt, phổ IR và 1H NMR đã xác định được cấu trúc của phức chất P1 và P2. Kết quả thử hoạt tính sinh học của P2 trên bốn dòng tế bào ung thư là ung thư gan Hep-G2, ung thư biểu mô KB, ung thư vú MCF7 và ung thư tử cung Fl cho thấy nó có khả năng ức chế tế bào ung thư KB và Fl cao với giá trị IC50 tương ứng là 2,82 và 5,20 g/ml. 160 Tổng hợp, cấu trúc và hoạt tính kháng tế bào ung thư của phức chất... Lời cám ơn: Công trình này được hoàn thành với sự tài trợ của Bộ GD & ĐT trong đề tài mã số B2013-17-39. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Ernest Wong and Christen M. Giandomenico, 1999. Current status of platinum-based antitumor drugs. Chem. Rev, 99, 2451 - 2466. [2] Alice V. Klein and Trevor W. Hambley, 2009. Platinum drug distribution in cancer cells and tumors. Chem. Rev, 109(10), 4911 - 4920. [3] Mohammad S. Ali, Jane J. Fang, Christian Burton, Brandon Glenn and Abudul R. Khokhar, 2007. 1-methyl-4-(methylamino)piperiđine-platinum(II) adducts with DNA bases. Journal of coordination chemistry, 60(6), 691 - 698. [4] William M. Motswainyana, Martin O. Onani, Abram M. Madiehe, Morounke Saibu, Jeroen Jacobs, Luc van Meervelt, 2013. Imino-quinolyl palladium(II) and platinum(II) complexes: Synthesis, characterization, molecular structures and cytotoxic effect. Inorganica Chimica Acta, 400, 197-202. [5] Trần Thị Đà, Nguyễn Thị Thanh Chi, Bùi Đức Thuần, Nguyễn Hữu Đĩnh, 2005. Tổng hợp, cấu trúc, tính chất của một số phức chất platin(II) chứa piperiđin và amin thơm. Tạp chí hóa học, T43 (2),169-173. [6] Duong Ba Vu, Tran Thi Da, Nguyen Huu Dinh, 2002. The syntheses and biological activeties of some mixed-Cis diamine platimun(II) complexes containing piperiđine and some amines. Tạp chí Khoa học, tập XVIII, 1, 42-46. [7] Manfred Hesse, Herbert Meier and Bernd Zeeh, 1997. Spectroscopic Methods in Organic Chemistry. Georg Thieme Verlag Stuttgart, New York. [8] Nguyen Huu Dinh, Tran Thi Da, 2003. 1H NMR spectra of platinum(II) complexes containing piperiđine and another amine. Journal of coordination chemistry, 56, 683-689. ABSTRACT Synthesis, structure and antitumor activity in cancer cells of cis-[ptcl2(piperidine)(p-chloroaniline)] and cis-[ptcl2(piperidine)(cyclohexylamine)] complexes Cis-[PtCl2(Pip)(p-cloaniline)] (P1) and cis-[PtCl2(Pip)(cyclohexylamine)] (P2) have been synthesized for the fist time. The structures of the complexes were determinded using elemental analysis, IR and 1H NMR spectra studies. P2 cytotoxic activity was evaluated against Hep-G2, KB, MCF7 and Fl human cancer cell lines. The result showed that P2 exhibits significant cytotoxic activity against KB and Fl cells with IC50 values 2.82 and 5.20 g/ml, respectively. 161