Nghiên cứu tổng hợp và hoạt tính chống ung thư của các hợp chất indenoisoquinolin (Luận án tiến sĩ)

Nghiên cứu tổng hợp và hoạt tính chống ung thư của các hợp chất indenoisoquinolin (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu tổng hợp và hoạt tính chống ung thư của các hợp chất indenoisoquinolin (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu tổng hợp và hoạt tính chống ung thư của các hợp chất indenoisoquinolin (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu tổng hợp và hoạt tính chống ung thư của các hợp chất indenoisoquinolin (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu tổng hợp và hoạt tính chống ung thư của các hợp chất indenoisoquinolin (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu tổng hợp và hoạt tính chống ung thư của các hợp chất indenoisoquinolin (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu tổng hợp và hoạt tính chống ung thư của các hợp chất indenoisoquinolin (Luận án tiến sĩ)

MỞ ĐẦU Ung thư bệnh nguy hiểm gây tỉ lệ tử vong hàng đầu giới ung thư có phận thể phát triển nhanh chóng với nhiều diễn biến bất thường Mỗi năm giới có khoảng 14,1 triệu người chẩn đốn mắc bệnh ung thư có khoảng 8,2 triệu trường hợp tử vong Ở Việt Nam, năm có khoảng 124.000 ca mắc ung thư với tỉ lệ tử vong chiếm gần 75% [79,80] Tất số liệu cho thấy ung thư có ảnh hưởng lớn sức khỏe tính mạng người khơng Việt Nam mà tồn giới Ngày nay, để điều trị ung thư cấp độ tế bào với độ xác hiệu cao Trong đó, topoisomerase đích đến hiệu việc nghiên cứu tổng hợp thuốc điều trị ung thư topoisomerase bị ức chế gây chết tế bào ung thư tế bào phân chia nhanh chóng [1,59-68] Ở sinh vật nhân chuẩn, topoisomerase I (Top1) enzym cần thiết cho nhiều trình quan trọng tế bào phiên mã, mã phân ly vào nhiễm sắc thể Vai trò Top1 giúp giãn xoắn DNA sợi kép DNA thực trình tái phiên mã, enzym liên kết cộng hóa trị với DNA đóng xoắn Do đó, mục đích trị liệu tiềm việc điều trị chống ung thư Có hai đường ức chế Top1 khả tháo xoắn sợi DNA Top1 đường thứ hai gây “ngộ độc” enzym cách tạo liên kết cộng hóa trị với DNA dạng phức [1,28,42,44,68] Camptothecin (1) biết đến chất có khả gây ức chế topoisomerase I Các sản phẩm tan nước bán tổng hợp từ campothecin Topotecan (2), Irinotecan (3) chất gây ức chế Top1 Cục Quản lý Thực phẩm Dược phẩm Hoa Kỳ (The U.S Foodand Drug Administration) cấp phép làm thuốc chống ung thư [1] Tuy nhiên, hai hợp chất thuốc có nhiều nhược điểm nhanh hoạt tính thủy phân vòng E (vòng lacton) môi trường pH sinh lý gây độc với tủy xương [6,8,14,25] Hình Camptothecin số dẫn xuất Để khắc phục nhược điểm Camptothecin dẫn xuất, nhà khoa học nghiên cứu tìm kiếm lớp chất có khả gây ức chế Top1, indenoisoquinolin lớp chất nhà khoa học quan tâm có tính chất ổn định, khơng bị thủy phân khơng gây độc giống Camptothecin [10,13,18,19,27,30] Một số dẫn xuất indenoisoquinolin Indotecan (5) Indimitecan (6) đưa vào nghiên cứu thử nghiệm lâm sàng giai đoạn II cho thấy có hoạt tính cao so với thuốc chống ung thư hệ camptothecin không gây hiệu ứng phụ, đặc biệt bền không bị thủy phân khơng có vòng lacton [15,22,33] Những nghiên cứu lớp chất indenoisoquinolin nhóm vòng B vị trí ngun tử nitơ (N-6) nhóm aminopropyl, morpholinopropyl, imdazolopropyl cho khả gây độc tế bào tốt, có thuốc thử nghiệm lâm sàng giai đoạn II Indotecan (5) Indimitecan (6) [6,8,15,22,42] Bên cạnh chất chứa hợp phần aminopropanol biết đến lớp chất cho nhiều hoạt tính sinh học lí thú hoạt tính chống ung thư, chống sốt rét, kháng khuẩn, kháng nấm [74-77] Hình 2: Indotecan (5) Indimitecan (6) Trên sở đó, luận án đưa mục tiêu thiết kế tổng hợp indenoisoquinolin có nhóm khác vòng B đưa thêm nhóm hydroxyl vào vị trí thứ mạch nối propyl vị trí thứ dị vòng với hy vọng làm tăng khả gây độc tế bào ung thư Đồng thời luận án thiết kế tổng hợp indenoisoquinolin chứa nhóm giàu điện tử vòng B, với ý tưởng làm tăng khả gây độc tế bào ung thư thông qua liên kết indenoisoquinolin với DNA Top1 vị trí phân cắt topoisomerase I [22,28,42-45,68] Hình 3: Các indenoisoquinolin mục tiêu tổng hợp Với ý nghĩa cấp thiết thực tiễn trên, luận án chọn đề tài là: “Nghiên cứu tổng hợp hoạt tính chống ung thư hợp chất indenoisoquinolin” CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Các phương pháp tổng hợp indenoisoquinolin 1.1.1 Các phương pháp tổng hợp indenoisoquinolin Hiện tổng hợp dẫn chất indenoisoquinolin thực theo phương pháp sau đây: Phương pháp thứ nhất: Tổng hợp dẫn chất indenoisoquinolin thông qua phản ứng ngưng tụ anhiđrit homophtalic với bazơ Schiff [3,5,8,34] Phương pháp thứ hai: Tổng hợp dẫn chất indenoisoquinolin dựa phản ứng indeno[1,2-c]isochromen-5,11-đion (59) với amin bậc [1,2,4,12,13,15,28÷33,35] Phương pháp thứ ba: Tổng hợp dẫn chất indenoisoquinolin thông qua phản ứng đóng vòng 3–arylisoquinolin [14,16,17] Phương pháp thứ tư: Tổng hợp dẫn chất indenoisoquinolin dựa phản ứng đóng vòng dẫn chất styrenic enamit [21,23] OH C Sơ đồ 1.1.1: Các phương pháp tổng hợp dẫn chất indenoisoquinolin [23] 1.1.2 Tổng hợp dẫn chất indenoisoquinolin nhờ phản ứng ngưng tụ anhiđrit homophtalic với bazơ Schiff Mark Cushman cộng nghiên cứu tổng hợp dẫn chất indotecan (5) indimitecan (6) mô tả sơ đồ 1.1.2 Bước chìa khóa tổng hợp khung indenoisoquinolin phản ứng ngưng tụ homophtalic anhyđrit (20) với bazơ Schiff (22) nhận axít 23 chọn lọc dạng cis Tiếp theo, cis axít phản ứng với SOCl2 tạo thành clorua axít, sau nhờ phản ứng axyl hóa Friedel−Crafts (axyl hóa nội phân tử) nhận chất 24 Sau hợp chất 24 phản ứng với amin nhận dẫn chất indotecan (5) indimitecan (6) [8] Sơ đồ 1.1.2 Tổng hợp dẫn xuất indenoisoquuinolin nhờ phản ứng ngưng tụ anhiđrit homophtalic với bazơ Schiff khác [8] Tác nhân điều kiện phản ứng sơ đồ 1.1.2: a) H2CO, H2O, HCl, AcOH, 120°C đến nhiệt độ phòng; (b) (i) KOH, H2O, nhiệt độ phòng, (ii) KMnO4, H2O, 0°C đến nhiệt độ phòng, (iii) EtOH, đun hồi lưu; (c) AcCl, đun hồi lưu; (d) 3bromopropylamin, HBr, Et3N, Na2SO4, CHCl3, nhiệt độ phòng; (e) CHCl3, 0°C đến nhiệt độ phòng; (g) SOCl2, nhiệt độ phòng; (f) imidazol morpholin, NaI, DMF, 70°C Cũng theo phương pháp Gang Ahn cộng tổng hợp dẫn chất indenoisoquinolin từ 31a-31e cách dễ dàng mô tả sơ đồ 1.1.3 Thực tế, trình tổng hợp O-ankyl hóa 2, 4–hydroxyl–benzanđehit (26) với 2-đimetylaminoetyl 3- đimetylaminopropyl clorua dẫn chất hydroxybenzanđehit tương ứng 27 Tiếp theo ngưng tụ với đimetylaminoetyl-, propyl- butylamin hợp chất imin 28, sau cho phản ứng với anhiđrit homophtalic để hỗn hợp điastereome 3-aryl-4-cacboxylisoquinolon 30 Tiếp theo, cis axít phản ứng với SOCl2 tạo thành clorua axít, sau nhờ phản ứng axyl hóa Friedel−Crafts (axyl hóa nội phân tử) nhận chất từ 31a-31e [5] R4 HO a H R2 27 O 2-, 3-, or 426 hydroxybenzaldehyde R4 b H R O O c + R O R2 28 HO N R O R N O 29 O R1 O R R d, e R R R 30 N R 31 O 31a: R1 = (CH2)2-N(CH3)2; 31b: R1 = (CH2)3-N(CH3)2; 31c: R1 = (CH2)2-N(CH3)2; 31d: R1 = (CH2)3-N(CH3)2; 31e: R1 = (CH2)4-N(CH3)2; R2 = O-(CH2)2-N(CH3)2; R3, R4 = H R2 = O-(CH2)2-N(CH3)2; R3, R4 = H R2 = O-(CH2)3-N(CH3)2; R3, R4 = H R2 = O-(CH2)3-N(CH3)2; R3, R4 = H R2, R4 = H; R3 = O-(CH2)2-N(CH3)2 Sơ đồ 1.1.3: Tổng hợp dẫn xuất indenoisoquuinolin theo Gang Ahn cộng [5] Tác nhân điều kiện phản ứng sơ đồ 1.1.3: (a) đimetylamino ankyl chlorua Cl(CH2)n-N(CH3)2 (n = 3), K2CO3, DMF, đun hồi lưu, h; (b) R1-NH2, MgSO4, CHCl3,nhiệt độ phòng,18 h Đối với q trình tổng hợp hợp chất 28, bổ sung TEA; (c) THF (MeOH cho trình tổng hợp hợp chất 30e), oC, h; (d) SOCl2, đun hồi lưu, 18 h; (e) AlCl3, CH2Cl2, oC, h Phương pháp tổng hợp indenoisoquinolin nhờ phản ứng ngưng tụ anhiđrit homophtalic với bazơ Schiff Muthukaman Nagarajan cộng sử dụng để tổng hợp dẫn chất chứa khung indenoisoquinolin có chứa nhóm -CHO vòng A Đi từ chất ban đầu axít 4metylbenzen-1,2-đioic (32) thực phản ứng vòng hóa nhóm nghiên cứu thu 5-metylanhiđrit homophtalic (33) Sau cho 33 phản ứng với bazơ Schiff 34 thu hợp chất trung gian 35 với có mặt thionyl clorua, sử dụng phản ứng Friedel−Crafts tạo indenoisoquinolin metyl- thay 36, cuối oxi hóa 36 để anđehit 37 [3] Sơ đồ 1.1.4: Tổng hợp dẫn xuất indenoisoquinolin theo Martin CondaSheridan cộng [3] Tác nhân điều kiện phản ứng sơ đồ 1.1.4: (a) AcCl, đun hồi lưu; (b) CHCl3; (c) (i) SOCl2, PhH, (ii) AlCl3, PhNO2, (ClCH2)2; (d) (i) NBS, AIBN, hv, CCl4, đun hồi lưu, (ii) AgNO3, đioxan Cũng theo phương pháp Maris A Cinelli cộng tổng hợp nên indenoisoquinolin có nhóm thay đổi vòng A vòng D Đi từ isovanillin (38), Vanillin (45) nhóm tác giả thu dẫn xuất indenoisoquinolin 44a, 44b, 51a, 51b có hoạt tính gây độc tế bào ức chế topoisomerase I cao [8] H3CO H3CO a HO b CHO BnO CHO 39 38 H3CO H3CO O c + N O BnO H3CO H O 41 40 OCH3 Br O OCH3 OH CO2H H3CO d H3CO N OBn N Br O H3CO O Br H3CO 43 42 OCH3 N O R= 44a N OH H3CO O e N R R= H3CO O N 44b 44 Sơ đồ 1.1.5: Tổng hợp dẫn xuất indenoisoquuinolin theo Maris A Cinelli cộng [8] Tác nhân điều kiện phản ứng sơ đồ 1.1.5: (a) BnBr, DMF, K2CO3, nhiệt độ phòng; (b) 3-bromopropylamin HBr, Et3N, Na 2SO4, CHCl3; (c) CHCl3, 10 °C tới nhiệt độ phòng; (d) (i) SOCl2, nhiệt độ phòng, (ii) AlCl3 (2 đương lượng), 1,2đicloroetan, nhiệt độ phòng; (e)imidazol or morpholin, NaI, DMF, 70 °C BnO BnO HO b a H3CO N H3CO CHO H3CO CHO H 47 46 45 Br OBn O OBn CO 2H OCH3 H3CO H3CO c d OCH3 N N Br Br H3CO H3CO O O 48 49 OBn O OH O OCH H3CO OCH3 H3CO f e N R N H3CO O N R= N N 51 O R= 50a N N 51a O O R= R H3CO 50b R= N 51b Sơ đồ 1.1.6: Tổng hợp dẫn xuất indenoisoquuinolin có nhóm khác vòng A vòng D [8] Tác nhân điều kiện phản ứng sơ đồ 1.1.6:(a) BnBr, DMF, K2CO3, nhiệt độ phòng; (b) 3-bromopropylamin HBr, Et3N, Na 2SO4, CHCl3, nhiệt độ phòng;(c) 41, CHCl3, 10 °C tới nhiệt độ phòng; (d) SOCl2, nhiệt độ phòng; (e) imidazol or morpholin, NaI, DMF, 70 °C; (f), HBr, AcOH, H2O, 55−70 °C Evgeny Kiselev, Mark Cushman cộng sử dụng phương pháp tổng hợp indenoisoquinolin nhờ phản ứng ngưng tụ anhiđrit homophtalic với bazơ Schiff để tổng hợp thành công indenoisoqunolin với vòng D dị tố, nitơ tóm tắt sơ đồ 1.1.7 [34] Sơ đồ 1.1.7 Tổng hợp hợp chất 7-aza-indenoisoquinolin [34] Trong trường hợp này, hợp chất 7-aza-indenoisoquinolin 55 tổng hợp nhờ phản ứng ngưng tụ 2-pyridyl Schiff với anhiđrit homophtalic tạo thành hợp chất cis-axít 54, sau axyl hóa nội phân tử nhờ phản ứng Friedel−Crafts Phương pháp cho phép tạo hợp chất indenoisoquinolin với vòng D chứa dị vòng, để tạo hợp chất Tuy nhiên, trường hợp pyridin có khả phản ứng electrophin thấp nên phản ứng vòng hóa chất 54 thành chất 55 khó khăn 10 ... 3: Các indenoisoquinolin mục tiêu tổng hợp Với ý nghĩa cấp thiết thực tiễn trên, luận án chọn đề tài là: Nghiên cứu tổng hợp hoạt tính chống ung thư hợp chất indenoisoquinolin CHƯƠNG 1: TỔNG... [6,8,15,22,42] Bên cạnh chất chứa hợp phần aminopropanol biết đến lớp chất cho nhiều hoạt tính sinh học lí thú hoạt tính chống ung thư, chống sốt rét, kháng khuẩn, kháng nấm [74-77] Hình 2: Indotecan... 1.1 Các phương pháp tổng hợp indenoisoquinolin 1.1.1 Các phương pháp tổng hợp indenoisoquinolin Hiện tổng hợp dẫn chất indenoisoquinolin thực theo phương pháp sau đây: Phương pháp thứ nhất: Tổng